الكربوهيدرات (السكريات) - اسم شائعفئة واسعة من المركبات العضوية الطبيعية.

الاسم يأتي من كلمتي "الفحم" و "الماء". والسبب في ذلك هو أن الأول معروف للعلمتم وصف الكربوهيدرات بالصيغة الإجمالية Cx(H2O)y، وهي مركبات من الكربون والماء.

من وجهة نظر كيميائية، الكربوهيدرات هي مواد عضوية تحتوي على سلسلة مستقيمة من عدة ذرات كربون، ومجموعة كربونيل، والعديد من مجموعات الهيدروكسيل.

من منظور كمال الأجسام، توفر الكربوهيدرات الطاقة التي يمكن الوصول إليها بسهولة. كونها المصدر التشغيلي الرئيسي لنبضات الطاقة، تشكل الكربوهيدرات الموجودة في الجسم 2% فقط من إجمالي احتياطي الطاقة، في حين أن 80% من احتياطي الطاقة موجود في رواسب الدهون والـ 18% المتبقية في البروتينات (العضلات الهيكلية).

وبما أن كل جرام من الكربوهيدرات يتم تخزينه في الجسم مع 4 جرام من الماء، في حين أن تخزين الدهون لا يتطلب الماء، فإن الجسم يخزن الدهون بسهولة أكبر ويعتمد عليها كمصدر احتياطي رئيسي للطاقة.

الأهمية البيولوجية للكربوهيدرات

1. الكربوهيدرات تفعل ذلك الوظيفة الهيكليةأي أنهم يشاركون في بناء مختلف الهياكل الخلوية(على سبيل المثال، جدران الخلاياالنباتات).

2. تلعب الكربوهيدرات دورًا وقائيًا في النباتات (جدران الخلايا، والتكوينات الواقية التي تتكون من جدران خلايا الخلايا الميتة - الأشواك، والوخز، وما إلى ذلك).

3. تؤدي الكربوهيدرات وظيفة بلاستيكية - حيث يتم تخزينها كمصدر للعناصر الغذائية، وهي أيضًا جزء من جزيئات معقدة (على سبيل المثال، تشارك البنتوسيز (الريبوز وديوكسيريبوز) في بناء ATP، DNA وRNA.

4. الكربوهيدرات هي مادة الطاقة الرئيسية. عند أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات، يتم إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 جرام من الماء.

5. تشارك الكربوهيدرات في توفير الضغط الأسموزي والتنظيم الأسموزي. لذلك، يحتوي الدم على 100-110 ملغم/٪ جلوكوز. يعتمد على تركيز الجلوكوز الضغط الاسموزيدم.

6. تؤدي الكربوهيدرات وظيفة مستقبلية - فالعديد من السكريات قليلة التعدد هي جزء من الجزء المستقبلي مستقبلات الخليةأو جزيئات يجند.

أنواع الكربوهيدرات

تنقسم الكربوهيدرات إلى:

الصحراء

هناك نوعان من السكريات: السكريات الأحادية والسكريات الثنائية. السكريات الأحادية تحتوي على واحد مجموعة السكرمثل الفركتوز أو الجالاكتوز. تتشكل السكريات الثنائية من بقايا اثنين من السكريات الأحادية ويتم تمثيلها، على وجه الخصوص، بالسكروز (سكر المائدة الشائع) واللاكتوز.

الكربوهيدرات المعقدة

السكريات هي الكربوهيدرات التي تحتوي على ثلاثة جزيئات أو أكثر من الكربوهيدرات البسيطة. وتشمل السكريات، على وجه الخصوص، الدكسترين والجليكوجين والسليلوز. مصادر السكريات هي الحبوب والبقوليات والبطاطس والخضروات الأخرى.

استقلاب الكربوهيدرات

يتم تمثيل استقلاب الكربوهيدرات من خلال ثلاثة أنواع من العمليات:

* تكوين الجليكوجين، أي تخليق الجليكوجين من الجلوكوز.

* تكوين الجليكوجين، أي تكوين الجليكوجين من الأحماض الدهنيةوالبروتينات.

* تحلل السكر أي تحلل الجلوكوز والسكريات الأخرى مع إطلاق الطاقة اللازمة للجسم.

يتم تحديد استقلاب الكربوهيدرات إلى حد كبير عن طريق نسبة الجلوكوز في الدم، أي وجود الكربوهيدرات في مجرى الدم. وهذا بدوره يعتمد على الوقت و التركيبة الغذائيةالخاص بك الموعد الأخيرطعام. من حيث المبدأ، يكون مستوى الجلوكوز، أو السكر، في الدم في حده الأدنى في ساعات الصباح الباكر بعد سبع إلى تسع ساعات من النوم المعتاد، والتي لم تحافظ خلالها على مستوى الجلوكوز في الدم بحصص جديدة من "الوقود". ".

تبلغ إمدادات الجسم من الطاقة في حالة ما بعد الامتصاص (الصيام) 75 بالمائة بسبب تحلل السكر و25 بالمائة بسبب تكوين الجلوكوز. بمجرد استيقاظك، يكون جسمك في أفضل حالة لاستخدام الدهون المخزنة كمصدر للطاقة. لذا فإن النصيحة القديمة المتمثلة في ركوب الخيل في الصباح الباكر وعلى معدة فارغة لها قيمة دائمة.

ساعات الصباح هي وقت الإنتاج الطبيعي الأكثر نشاطًا للهرمونات التقويضية في الجسم. ينخفض أعلى تركيز ليلي للهرمون الجسدي في الصباح، وبحلول الساعة 8-9 صباحًا يصل هرمون الكورتيزول التقويضي إلى أعلى تركيز يومي.

الكربوهيدرات والأنسولين

الأنسولين هو هرمون ينتجه البنكرياس. تحدث طفرات الأنسولين بسبب زيادة نسبة الجلوكوز في الدم والأحماض الأمينية. يدعم الأنسولين استقلاب الجلوكوز وكذلك التمثيل الغذائي الوسيط للدهون والبروتين. يساعد الأنسولين على خفض مستويات الجلوكوز في الدم، وكذلك نقل ونقل الجلوكوز والأحماض الأمينية إلى خلايا العضلات وأنسجة الجسم الأخرى.

الكربوهيدرات في كمال الأجسام

في البالغين الأصحاء، يتم ملاحظة تكوين سريع لاحتياطيات الكربوهيدرات التي تدخل الجسم على شكل جليكوجين عضلي عند تناول الكربوهيدرات في فترة زمنية تتراوح من أربع إلى ست ساعات بعد تناولها. صحوة الصباح. وفي الساعات اللاحقة، تتناقص باستمرار قدرة الجسم على تجميع الكربوهيدرات. نوصي بتناول المزيد من الكربوهيدرات في النصف الأول من اليوم مع زيادة تناول البروتين في ساعات النهار اللاحقة.

انتباهالكربوهيدرات هي السائدة في النظام الغذائي اليومي للإنسان. في كمال الأجسام واللياقة البدنية، يجب أن تشكل الكربوهيدرات 50٪ من جميع العناصر الغذائية.

من أجل تنظيم تناول الكربوهيدرات بشكل صحيح، مثل هذا المفهوم مؤشر نسبة السكر في الدم. كلما ارتفع مؤشر نسبة السكر في الدم لمنتج معين، كلما زاد إطلاق الأنسولين، وبالتالي كلما زاد ذلك انخفاض سريعفي البداية، يصاحب زيادة مستويات السكر في الدم تناول هذا المنتج. يُعرف هذا الإطلاق الهائل للأنسولين الذي يتبعه ارتفاع وانخفاض نسبة السكر في الدم باسم "ارتفاع نسبة السكر في الدم". بالإضافة إلى ذلك، فإن الأطعمة التي تحتوي على مؤشر نسبة السكر في الدم عالية، بسبب امتصاصها السريع، يتم تحويلها بسهولة إلى دهون من قبل الجسم.

انتباهيجب على الأشخاص المعرضين للسمنة، وكذلك أثناء دورات فقدان الوزن والعمل على التخفيف، أن يحاولوا تناول الأطعمة ذات المؤشر الجلايسيمي الأقل، لأن الكربوهيدرات البسيطة (ذات المؤشر الجلايسيمي المرتفع) يمكن أن تؤدي إلى تكوين الدهون. الاستثناء الوحيد في هذا الصدد هو فترة ساعتين إلى ثلاث ساعات من نهاية التمرين عند اكتسابه كتلة العضلات. خلال هذه الفترة الزمنية، تزداد قدرة الجسم على تخزين الكربوهيدرات على شكل جليكوجين، وكذلك امتصاص الأحماض الأمينية في العضلات. يجب أن يكون هدفك خلال هاتين الساعتين أو الثلاث ساعات هو ضخ كل من الكربوهيدرات والبروتين إلى عضلاتك، حيث أن هذا هو الوقت الذي تكون فيه عضلاتك أكثر استجابة لتأثيرات الأنسولين.

الكربوهيدرات أو السكريات، - هذه مركبات عضوية تحتوي في نفس الوقت على جزيء الكربونيل (ألدهيد أو كيتون) والعديد من مجموعات الهيدروكسيل (الكحول).. بمعنى آخر، الكربوهيدرات هي كحولات ألدهيد (بولي أوكسي ألدهيدات) أو كحولات كيتونية (بولي أوكسيكيتونات). الكربوهيدرات هي جزء لا يتجزأ من خلايا وأنسجة جميع الكائنات الحية، وممثلي عالم النبات والحيوان، وتشكل (بالوزن) الجزء الأكبر من المادة العضوية على الأرض. مصدر الكربوهيدرات لجميع الكائنات الحية هو عملية البناء الضوئي،تقوم بها النباتات. تلعب الكربوهيدرات دورًا كبيرًا دور مهمفي الطبيعة الحية، وهي المواد الأكثر شيوعاً في عالم النبات، إذ تشكل ما يصل إلى 80% من الكتلة الجافة للنباتات. تعتبر الكربوهيدرات مهمة أيضًا للصناعة، حيث إنها تستخدم على نطاق واسع في الأخشاب في البناء وإنتاج الورق والأثاث والسلع الأخرى.

وظائف رئيسيه :

طاقة.عندما تتحلل الكربوهيدرات، تتبدد الطاقة المنطلقة على شكل حرارة أو يتم تخزينها في جزيئات ATP. توفر الكربوهيدرات حوالي 50-60% من استهلاك الجسم اليومي للطاقة، وما يصل إلى 70% أثناء نشاط التحمل العضلي.
بلاستيك.يتم استخدام الكربوهيدرات (الريبوز، ديوكسي ريبوز) لبناء ATP، ADP والنيوكليوتيدات الأخرى، وكذلك احماض نووية. وهي جزء من بعض الانزيمات. الكربوهيدرات الفردية هي مكونات هيكلية لأغشية الخلايا. تتراكم الكربوهيدرات (تخزن) في العضلات الهيكلية والكبد والأنسجة الأخرى على شكل جليكوجين.
محدد.تشارك بعض الكربوهيدرات في ضمان خصوصية فصائل الدم وتلعب دور مضادات التخثر ( تسبب التخثر) ، كونها مستقبلات لسلسلة من الهرمونات أو المواد الدوائية، وتوفير تأثير مضاد للورم.
محمي. يتم تضمين الكربوهيدرات المعقدة في المكونات الجهاز المناعي; توجد عديدات السكاريد المخاطية في المواد المخاطية التي تغطي سطح أوعية الأنف والشعب الهوائية والجهاز الهضمي والجهاز البولي التناسلي وتحمي من تغلغل البكتيريا والفيروسات وكذلك من الأضرار الميكانيكية.
تنظيمية. الألياف الموجودة في الطعام ليست قابلة للتحلل في الأمعاء، ولكنها تنشط التمعج المسالك المعويةالانزيمات المستخدمة في السبيل الهضمي‎تحسين عملية الهضم وامتصاص العناصر الغذائية.

تصنيف الكربوهيدرات . يمكن تقسيم جميع الكربوهيدرات إلى مجموعتين كبيرتين:

الكربوهيدرات البسيطة (السكريات الأحادية أو السكريات الأحادية) ،
الكربوهيدرات المعقدة(السكريات، أو شلل الأطفال).

الكربوهيدرات البسيطة لا تخضع للتحلل المائي لتكوين كربوهيدرات أخرى أبسط. عندما يتم تدمير جزيئات السكريات الأحادية، يمكن الحصول على جزيئات من فئات أخرى فقط مركبات كيميائية. اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في الجزيء، يتم التمييز بين رباعيات (أربع ذرات)، وبنتوس (خمس ذرات)، وسداسيات (ست ذرات)، وما إلى ذلك. إذا كانت السكريات الأحادية تحتوي على مجموعة ألدهيد، فإنها تنتمي إلى فئة الألدوز (كحولات الألدهيد)، وإذا كانت تحتوي على مجموعة الكيتون، فإنها تنتمي إلى فئة الكيتوزيات (كحولات الكيتون).

الكربوهيدرات المعقدة، أو السكرياتأثناء التحلل المائي تنقسم إلى جزيئات من الكربوهيدرات البسيطة. وتنقسم الكربوهيدرات المعقدة بدورها إلى:

السكريات قليلة التعدد,
السكريات.

السكريات قليلة التعدد- وهي عبارة عن كربوهيدرات معقدة منخفضة الوزن الجزيئي، قابلة للذوبان في الماء وحلوة المذاق. السكريات- وهي كربوهيدرات ذات وزن جزيئي عالي، تتكون من أكثر من 20 بقايا سكريات أحادية، غير قابلة للذوبان في الماء وليست حلوة المذاق.

اعتمادا من التكوينيمكن تقسيم الكربوهيدرات المعقدة إلى مجموعتين:

عديدات السكاريد المتجانسة، التي تتكون من بقايا نفس السكاريد الأحادي؛
عديدات السكاريد غير المتجانسة، والتي تتكون من بقايا السكريات الأحادية المختلفة.

السكريات الأحادية. الصيغة العامة للسكريات الأحادية هي SpN2nOp. تتكون أسماء السكريات الأحادية من الرقم اليوناني، الذي يتوافق مع عدد ذرات الكربون في جزيء معين، والنهاية -ose. غالبًا ما توجد في الطبيعة السكريات الأحادية التي تحتوي على خمس وست ذرات كربون - البنتوز والسداسي. اعتمادًا على طبيعة مجموعة الكاربونيل الموجودة في السكريات الأحادية (الألدهيد أو الكيتون)، تنقسم السكريات الأحادية إلى:

ألدوز (كحولات الألدهيدات) ،
الكيتوز (الكحول الكيتوني).

وأكثر أنواع السداسيات شيوعًا هي الجلوكوز (سكر العنب) والفركتوز (سكر الفاكهة). الجلوكوز ممثل للألدوز، والفركتوز ممثل للكيتوزيات. الجلوكوز والفركتوز هما نظائر، أي. لديهم نفس التركيب الذري وصيغتهم الجزيئية هي نفسها (C6H12O6). ومع ذلك، فإن البنية المكانية لجزيئاتها تختلف:
CH2OH-CHON-CHON-CHON-CHON-CHO الجلوكوز (ألدوهيكسوز)

CH2OH-CHON-CHON-CHON-CO-CH2OH الفركتوز (كيتوهيكسوز).

تم تطوير E. فيشر الصيغ المكانيةاسمه من بعده. في هذه الصيغ، يتم ترقيم ذرات الكربون من نهاية السلسلة الأقرب إليها مجموعة الكربونيل. على وجه الخصوص، في الألدوزات يتم تعيين الرقم الأول للكربون من مجموعة الألدهيد.
ومع ذلك، فإن السكريات الأحادية لا توجد فقط في شكل أشكال مفتوحة، ولكن أيضًا في شكل دورات. هذان الشكلان - السلسلة والدورية - هما شكلان من أشكال التوتومير وقادران على التحول تلقائيًا إلى بعضهما البعض في المحاليل المائية. ممثلو السكريات الأحادية:

D-ribose هو أحد مكونات الحمض النووي الريبي (RNA) والإنزيمات المساعدة ذات طبيعة النوكليوتيدات.
د- الجلوكوز (سكر العنب) - متبلور المادة البيضاء، شديد الذوبان في الماء، درجة انصهاره 146 درجة مئوية. بوليمرات الجلوكوز هي في المقام الأول
D- الجالاكتوز - مادة بلورية، مكون سكر الحليب، وهو أهم عنصر في النظام الغذائي. يذوب جيدًا في الماء، وله طعم حلو، وله نقطة انصهار تبلغ 165 درجة مئوية. إلى جانب D-مانوز، يعد هذا السكاريد الأحادي جزءًا من العديد من الدهون السكرية والبروتينات السكرية.
د-مانوز مادة بلورية، حلوة المذاق، شديدة الذوبان في الماء، درجة انصهارها 132 درجة مئوية. ويتواجد في الطبيعة على شكل عديدات السكاريد - المن، والتي يمكن الحصول عليها عن طريق التحلل المائي.
د- الفركتوز (سكر الفاكهة) هو مادة بلورية، نقطة انصهارها هي 132 درجة مئوية. وهو شديد الذوبان في الماء، وحلو المذاق، وحلاوة ضعف حلاوة السكروز. ويوجد بشكل حر في عصائر الفاكهة (سكر الفاكهة) والعسل. يوجد الفركتوز في شكل مرتبط في السكروز والسكريات النباتية (على سبيل المثال، الأنسولين).

تنتج أكسدة الألدوسات ثلاث فئات من الأحماض: الألدونيك، والألدريك، والألدورونيك.

الأكثر أهمية السكرياتما يلي:

السليلوز- عديد السكاريد الخطي يتكون من عدة سلاسل متوازية مستقيمة متصلة بواسطة روابط هيدروجينية. تتكون كل سلسلة من بقايا الجلوكوز β-D. يمنع هذا الهيكل تغلغل الماء وهو شديد الشد مما يضمن ثبات أغشية الخلايا النباتية التي تحتوي على 26-40% سليلوز. يعمل السليلوز كغذاء للعديد من الحيوانات والبكتيريا والفطريات. ومع ذلك، فإن معظم الحيوانات، بما في ذلك البشر، لا تستطيع هضم السليلوز لأن الجهاز الهضمي لديهم يفتقر إلى إنزيم السليلوز، الذي يكسر السليلوز إلى جلوكوز. وفي الوقت نفسه، تلعب ألياف السليلوز دورًا مهمًا في التغذية، لأنها تعطي تماسكًا خشنًا وضخمًا للطعام وتحفز حركية الأمعاء.
النشا والجليكوجين.هذه السكريات هي الأشكال الرئيسية لتخزين الجلوكوز في النباتات (النشا)، والحيوانات، والبشر والفطريات (الجليكوجين). عندما يتم تحللها، يتم تشكيل الجلوكوز في الكائنات الحية، وهو أمر ضروري للعمليات الحيوية.
كيتينتتكون من جزيئات بيتا الجلوكوز، حيث يتم استبدال مجموعة الكحول الموجودة في ذرة الكربون الثانية بمجموعة تحتوي على النيتروجين NHCOCH3. وتتجمع سلاسلها الطويلة المتوازية، مثل سلاسل السليلوز، في حزم. الكيتين هو العنصر الهيكلي الرئيسي لتكامل المفصليات وجدران خلايا الفطريات.

الكربوهيدرات (سكر أ والسكريات) - مواد عضوية تحتوي على مجموعة الكربونيل وعدة مجموعات هيدروكسيل. اسم فئة المركبات يأتي من عبارة "هيدرات الكربون" وقد اقترحه لأول مرة ك. شميدت في عام 1844. يرجع ظهور هذا الاسم إلى حقيقة أن أول الكربوهيدرات المعروفة علميًا تم وصفها بالصيغة الإجمالية C x (H 2 O) y، وهي رسميًا مركبات من الكربون والماء.

تتكون جميع الكربوهيدرات من "وحدات" فردية، وهي السكريات. بناءً على قدرتها على التحلل إلى مونومرات، تنقسم الكربوهيدرات إلى مجموعتين: بسيطة ومعقدة. تسمى الكربوهيدرات التي تحتوي على وحدة واحدة سكريات أحادية، ووحدتين عبارة عن سكريات ثنائية، ومن وحدتين إلى عشر وحدات عبارة عن سكريات قليلة، وأكثر من عشر وحدات عبارة عن عديدات السكاريد. السكريات الأحادية الشائعة هي بولي أوكسي ألدهيدات (ألدوز) أو بولي بوكسيكيتونات (كيتوز) مع سلسلة خطية من ذرات الكربون (م = 3-9)، كل منها (ما عدا كربونيل الكربون) مرتبط بمجموعة هيدروكسيل. أبسط السكريات الأحادية هو الجليسرالديهيد، ويحتوي على ذرة كربون واحدة غير متماثلة ويعرف على شكل مضادين بصريين (D وL). تعمل السكريات الأحادية على زيادة نسبة السكر في الدم بسرعة ولها مؤشر نسبة السكر في الدم مرتفع، ولهذا تسمى أيضًا الكربوهيدرات السريعة. فهي قابلة للذوبان في الماء بسهولة ويتم تصنيعها في نباتات خضراء. تسمى الكربوهيدرات المكونة من 3 وحدات أو أكثر بالكربوهيدرات المعقدة. المنتجات غنية الكربوهيدرات البطيئةزيادة محتوى الجلوكوز تدريجيًا ويكون مؤشر نسبة السكر في الدم منخفضًا، ولهذا السبب يطلق عليها أيضًا اسم الكربوهيدرات البطيئة. الكربوهيدرات المعقدة هي نتاج تكثيف السكريات البسيطة (السكريات الأحادية)، وعلى عكس السكريات البسيطة، أثناء عملية الانقسام المائي يمكن أن تتحلل إلى مونومرات، وتشكل مئات وآلاف من جزيئات السكريات الأحادية.

في الكائنات الحية، تعمل الكربوهيدرات الوظائف التالية:

1. الوظائف الهيكلية والدعم. وتشارك الكربوهيدرات في بناء مختلف هياكل الدعم. وبالتالي، فإن السليلوز هو المكون الهيكلي الرئيسي لجدران الخلايا النباتية، ويقوم الكيتين بوظيفة مماثلة في الفطريات، كما يوفر صلابة للهيكل الخارجي للمفصليات.

2. دور وقائي في النباتات. تمتلك بعض النباتات هياكل وقائية (أشواك، وخزات، وما إلى ذلك) تتكون من جدران خلايا من الخلايا الميتة.

3. وظيفة البلاستيك. الكربوهيدرات هي جزء من جزيئات معقدة (على سبيل المثال، البنتوز (الريبوز وديوكسيريبوز) تشارك في بناء ATP، DNA و RNA).

4. وظيفة الطاقة. تعمل الكربوهيدرات كمصدر للطاقة: أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات تطلق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 جرام من الماء.

5. وظيفة التخزين. تعمل الكربوهيدرات كمواد مغذية احتياطية: الجليكوجين في الحيوانات، والنشا والإينولين في النباتات.

6. وظيفة التناضحي. تشارك الكربوهيدرات في تنظيم الضغط الأسموزي في الجسم. وبالتالي، يحتوي الدم على 100-110 ملجم/% جلوكوز، ويعتمد الضغط الاسموزي للدم على تركيز الجلوكوز.

7. وظيفة المستقبلات. تعد السكريات قليلة التعدد جزءًا من الجزء المستقبلي للعديد من المستقبلات الخلوية أو جزيئات الليجند.

18. السكريات الأحادية: الثلاثية، الرباعية، البنتوزية، السداسية. هيكل وأشكال مفتوحة ودورية. الايزومرية البصرية. الخواص الكيميائية للجلوكوز والفركتوز. ردود الفعل النوعية على الجلوكوز.

السكريات الأحادية(من اليونانية مونوس- الوحيد، ساشار- السكر) - أبسط الكربوهيدرات التي لا تتحلل لتكوين كربوهيدرات أبسط - عادة ما تكون عديمة اللون، وقابلة للذوبان في الماء بسهولة، وقابلة للذوبان بشكل سيئ في الكحول وغير قابلة للذوبان تمامًا في الأثير، وهي مركبات عضوية صلبة شفافة، وهي إحدى المجموعات الرئيسية للكربوهيدرات، والأكثر نموذج بسيطالصحراء. محاليل مائيةلديك درجة حموضة محايدة. بعض السكريات الأحادية لها طعم حلو. تحتوي السكريات الأحادية على مجموعة الكربونيل (ألدهيد أو كيتون)، لذلك يمكن اعتبارها مشتقات للكحولات متعددة الهيدرات. السكر الأحادي الذي يحتوي على مجموعة الكربونيل في نهاية السلسلة يسمى ألدهيد ألدوس. في أي موضع آخر من مجموعة الكربونيل، يكون السكاريد الأحادي عبارة عن كيتون ويسمى الكيتوزية. اعتمادًا على طول سلسلة الكربون (من ثلاث إلى عشر ذرات) توجد الثلاثيات, رباعيات, البنتوس, سداسي, سباعيوما إلى ذلك وهلم جرا. من بينها، البنتوسيس والسداسي هو الأكثر انتشارا في الطبيعة. السكريات الأحادية - الكتل القياسية، والتي يتم منها تصنيع السكريات الثنائية والسكريات قليلة التعدد والسكريات.

في الطبيعة، الشكل الحر الأكثر شيوعًا هو D-glucose (سكر العنب أو سكر العنب, ج 6 ح 12 يا 6) - سكر سداسي ( سداسي) ، وحدة هيكلية (مونومر) للعديد من السكريات (البوليمرات) - السكريات الثنائية: (المالتوز والسكروز واللاكتوز) والسكريات (السليلوز والنشا). تُعرف السكريات الأحادية الأخرى بشكل أساسي بأنها مكونات السكريات الثنائية أو قليلة التعدد أو السكريات المتعددة ونادرا ما توجد في الحالة الحرة. تعتبر السكريات الطبيعية بمثابة المصادر الرئيسية للسكريات الأحادية.

رد فعل نوعي:

أضف بضع قطرات من محلول كبريتات النحاس (II) ومحلول قلوي إلى محلول الجلوكوز. لا يتكون راسب هيدروكسيد النحاس. يتحول الحل إلى اللون الأزرق الساطع. في هذه الحالة، يذيب الجلوكوز هيدروكسيد النحاس (II) ويتصرف مثل الكحول متعدد الهيدرات، مكونًا مركبًا معقدًا.
دعونا تسخين الحل. في ظل هذه الظروف، يوضح التفاعل مع هيدروكسيد النحاس (II) الخصائص المختزلة للجلوكوز. يبدأ لون المحلول بالتغير. أولاً، يتكون راسب أصفر من Cu 2 O، والذي يشكل بمرور الوقت بلورات CuO حمراء أكبر. يتأكسد الجلوكوز إلى حمض الغلوكونيك.

2HOCH 2 -(CHOH) 4)-CH=O + Cu(OH) 2 2HOCH 2 -(CHOH) 4)-COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

19. السكريات قليلة التعدد: البنية والخصائص. السكريات الثنائية: المالتوز، اللاكتوز، السيلوبيوز، السكروز. الدور البيولوجي.

كومة قليلات السكاريدويمثلها السكريات الثنائية، والتي يلعب السكروز والمالتوز واللاكتوز دورًا مهمًا في جسم الحيوان. يحتوي السيلوبيوز ثنائي السكاريد على مهمللحياة النباتية.
تشكل السكريات الثنائية (الحيوية) عند التحلل المائي اثنين من السكريات الأحادية المتطابقة أو المختلفة. لإنشاء هيكلها، من الضروري معرفة السكريات الأحادية التي يتم بناء السكاريد منها؛ في أي شكل، فورانوز أو بيرانوز، يكون السكاريد الأحادي في السكاريد؟ ما هي الهيدروكسيلات المشاركة في ربط جزيئين من السكر البسيط؟
يمكن تقسيم السكريات الثنائية إلى مجموعتين: السكريات غير المختزلة والسكريات المختزلة.
المجموعة الأولى تشمل تريهالوز (سكر الفطر). إنه غير قادر على التوحد: تتشكل رابطة الإستر بين بقايا الجلوكوز بمشاركة كل من هيدروكسيل الجلوكوزيد
المجموعة الثانية تشمل المالتوز (سكر الشعير). إنه قادر على التوتوميرية، حيث يتم استخدام واحد فقط من هيدروكسيل الجلوكوزيد لتكوين رابطة الإستر، وبالتالي، يحتوي على مجموعة ألدهيد في شكل كامن. إن ثنائي السكاريد المختزل قادر على الدوران المتعدد. يتفاعل مع الكواشف الموجودة في مجموعة الكربونيل (المشابه للجلوكوز)، ويختزل إلى كحول متعدد الهيدرات، ويتأكسد إلى حمض
تخضع مجموعات الهيدروكسيل من السكريات إلى تفاعلات الألكلة والأسيلة.
السكروز(البنجر وقصب السكر). شائع جدًا في الطبيعة. يتم الحصول عليه من بنجر السكر (محتوى يصل إلى 28٪ من المادة الجافة) وقصب السكر. وهو سكر غير مختزل، إذ يتكون جسر الأكسجين بمشاركة مجموعتي الهيدروكسيل الجليكوسيدية

المالتوز(من الانجليزية شراب الشعير- الشعير) - سكر الشعير، ثنائي السكاريد الطبيعي الذي يتكون من اثنين من بقايا الجلوكوز؛ الواردة في كميات كبيرةفي الحبوب المنبتة (الشعير) من الشعير والجاودار والحبوب الأخرى؛ توجد أيضًا في الطماطم وحبوب اللقاح ورحيق عدد من النباتات. يمتص جسم الإنسان المالتوز بسهولة. يحدث تحلل المالتوز إلى بقايا جلوكوز نتيجة لعمل إنزيم الجلوكوزيداز، أو المالتيز، الموجود في العصارات الهضميةالحيوانات والبشر، في الحبوب المنبتة، في قوالبوالخميرة

سيلوبيوز- 4- (β-glucosido)-glucose، وهو ثنائي السكاريد يتكون من بقايا الجلوكوز المرتبطة برابطة β-glucosidic؛ الوحدة الهيكلية الأساسية للسليلوز. يتشكل السيلوبيوز أثناء التحلل المائي الأنزيمي للسليلوز بواسطة البكتيريا التي تعيش في الجهاز الهضمي للحيوانات المجترة. يتم بعد ذلك تكسير السيلوبيوز بواسطة الإنزيم البكتيري β-glucosidase (السيلوبياز) إلى جلوكوز، مما يضمن امتصاص الحيوانات المجترة لجزء السليلوز من الكتلة الحيوية.

اللاكتوز(سكر الحليب) C12H22O11 - كربوهيدرات من مجموعة السكاريد الموجودة في الحليب. يتكون جزيء اللاكتوز من بقايا جزيئات الجلوكوز والجلاكتوز. تستخدم للطهي الوسائط المغذيةعلى سبيل المثال في إنتاج البنسلين. تستعمل ك سواغ(الحشو) في صناعة الادوية. يتم الحصول على اللاكتولوز من اللاكتوز - وهو دواء قيم للعلاج اضطرابات معويةعلى سبيل المثال الإمساك.

20. عديدات السكاريد المتجانسة: النشا، الجليكوجين، السليلوز، الدكسترين. الهيكل والخصائص. الدور البيولوجي. رد فعل نوعي للنشا.

عديدات السكاريد المتجانسة ( جليكان ) ، التي تتكون من بقايا سكر أحادي واحد، يمكن أن تكون هيكسوز أو بنتوز، أي أنه يمكن استخدام السداسي أو البنتوز كمونومر. يعتمد على الطبيعة الكيميائيةتشمل السكريات الجلوكان (من بقايا الجلوكوز)، والمان (من المانوز)، والجلاكتان (من الجالاكتوز) ومركبات أخرى مماثلة. تشمل مجموعة عديدات السكاريد المتجانسة مركبات عضوية من النباتات (النشا والسليلوز ومواد البكتين) والحيوانات (الجليكوجين والكيتين) والبكتيريا ( ديكسترانس) أصل.

السكريات ضرورية لحياة الحيوانات و الكائنات النباتية. يعد هذا أحد المصادر الرئيسية للطاقة في الجسم، والتي يتم توليدها نتيجة لعملية التمثيل الغذائي. تشارك السكريات في العمليات المناعية، وتوفر التصاق الخلايا في الأنسجة، وتشكل الجزء الأكبر من المواد العضوية في المحيط الحيوي.

نشاء (ج 6 ح 10 يا 5) ن - خليط من اثنين من السكريات المتجانسة: خطي - أميلوز ومتفرع - أميلوبكتين، مونومر منه هو ألفا الجلوكوز. مادة بيضاء غير متبلورة، غير قابلة للذوبان في ماء بارد، قادرة على التورم وقابلة للذوبان جزئيا في الماء الساخن. الوزن الجزيئي 10 5 -10 7 دالتون. النشا، الذي يتم تصنيعه بواسطة نباتات مختلفة في البلاستيدات الخضراء تحت تأثير الضوء أثناء عملية التمثيل الضوئي، يختلف بعض الشيء في بنية الحبوب، ودرجة بلمرة الجزيئات، وبنية سلاسل البوليمر و الخصائص الفيزيائية والكيميائية. كقاعدة عامة، محتوى الأميلوز في النشا هو 10-30٪، أميلوبكتين - 70-90٪. يحتوي جزيء الأميلوز في المتوسط على حوالي 1000 بقايا جلوكوز مرتبطة بروابط ألفا 1،4. تتكون المقاطع الخطية الفردية لجزيء الأميلوبكتين من 20 إلى 30 وحدة من هذه الوحدات، وعند نقاط التفرع للأميلوبكتين، ترتبط بقايا الجلوكوز بواسطة روابط ألفا -1,6 بين السلاسل. مع التحلل المائي الحمضي الجزئي للنشا، يتم تشكيل السكريات ذات درجة أقل من البلمرة - الدكسترين ( ج 6 ح 10 يا 5) ع، ومع التحلل المائي الكامل - الجلوكوز.

الجليكوجين (ج 6 ح 10 يا 5) ن - عديد السكاريد المبني من بقايا الجلوكوز ألفا-د - وهو عديد السكاريد الاحتياطي الرئيسي للحيوانات العليا والبشر، ويوجد على شكل حبيبات في سيتوبلازم الخلايا في جميع الأعضاء والأنسجة تقريبًا، إلا أن الكمية الأكبر تتراكم في العضلات والكبد. يتم بناء جزيء الجليكوجين من سلاسل بولي جلوكوزيد المتفرعة، في التسلسل الخطي الذي ترتبط به بقايا الجلوكوز من خلال روابط ألفا -1،4، وعند نقاط المتفرعة بواسطة روابط ألفا -1،6 البينية. الصيغة التجريبية للجليكوجين مطابقة لصيغة النشا. من حيث تركيبه الكيميائي، فإن الجليكوجين قريب من الأميلوبكتين مع سلسلة متفرعة أكثر وضوحًا، ولهذا السبب يطلق عليه أحيانًا المصطلح غير الدقيق "النشا الحيواني". الوزن الجزيئي 10 5 -10 8 دالتون فما فوق. وهو في الكائنات الحيوانية نظير بنيوي ووظيفي لعديد السكاريد النباتي - نشاء. يشكل الجليكوجين احتياطيًا من الطاقة، والذي، إذا لزم الأمر، يمكن تعبئته بسرعة للتعويض عن النقص المفاجئ في الجلوكوز - يؤدي التفرع القوي لجزيئه إلى وجود عدد كبير من المخلفات الطرفية، مما يوفر القدرة على فصل الجلوكوز بسرعة. العدد المطلوب من جزيئات الجلوكوز. على عكس تخزين الدهون الثلاثية (الدهون)، فإن تخزين الجليكوجين ليس كبيرًا (السعرات الحرارية لكل جرام). فقط الجليكوجين المخزن في خلايا الكبد (خلايا الكبد) يمكن تحويله إلى جلوكوز لتغذية الجسم بأكمله، في حين أن خلايا الكبد قادرة على تجميع ما يصل إلى 8 بالمائة من وزنها على شكل جليكوجين، وهو أقصى تركيزبين جميع أنواع الخلايا. يمكن أن تصل الكتلة الإجمالية للجليكوجين في كبد البالغين إلى 100-120 جرامًا. في العضلات، يتم تقسيم الجليكوجين إلى جلوكوز حصريًا للاستهلاك المحلي ويتراكم بتركيزات أقل بكثير (لا تزيد عن 1٪ من إجمالي كتلة العضلات)، ومع ذلك، فإن إجمالي الاحتياطي في العضلات قد يتجاوز الاحتياطي المتراكم في خلايا الكبد.

السليلوز(الألياف) - السكاريد الهيكلي الأكثر شيوعًا النباتية، يتكون من بقايا ألفا الجلوكوز المقدمة في شكل بيتا بيرانوز. وهكذا، في جزيء السليلوز، ترتبط وحدات مونومر بيتا جلوكوبيرانوز خطيًا ببعضها البعض بواسطة روابط بيتا 1،4. مع التحلل المائي الجزئي للسليلوز، يتم تشكيل سيلوبيوز ثنائي السكاريد، ومع التحلل المائي الكامل، يتم تشكيل D- الجلوكوز. في الجهاز الهضمي البشري، لا يتم هضم السليلوز، منذ ذلك الحين الانزيمات الهاضمةلا يحتوي على بيتا جلوكوزيداز. ومع ذلك، وجود المبلغ الأمثل الألياف النباتيةفي الغذاء يساهم في التكوين الطبيعي للبراز. نظرًا لوجود قوة ميكانيكية كبيرة، يلعب السليلوز دورًا مواد الدعمفالنباتات مثلاً في تركيب الخشب تتراوح حصتها من 50 إلى 70%، والقطن يتكون تقريباً من مائة بالمائة من السليلوز.

يتم إجراء رد فعل نوعي للنشا باستخدام محلول الكحوليودا. عند التفاعل مع اليود، يشكل النشا مركبًا معقدًا من اللون الأزرق البنفسجي

الكربوهيدرات ، أو الصحراء - إحدى المجموعات الرئيسية المواد العضويةفي الكائنات الحية. وهي المنتجات الأولية لعملية التمثيل الضوئي والمنتجات الأولية للتخليق الحيوي للمواد الأخرى ( الأحماض العضويةوالأحماض الأمينية) في النباتات. توجد الكربوهيدرات أيضًا في خلايا الكائنات الحية الأخرى.

مثال 1

تحتوي الخلايا الحيوانية على 1-2% من وزنها كربوهيدرات مادة جافة، وفي الخلايا النباتية تصل إلى 85-90%.

هيكل الكربوهيدرات

تتكون الكربوهيدرات من الهيدروكربون والأكسجين والهيدروجين، ومعظم الكربوهيدرات تحتوي على نفس نسبة الهيدروجين إلى الأكسجين الموجودة في جزيء الماء (ومن هنا اسمها، الكربوهيدرات).

اعتمادا على هيكلها، وتنقسم الكربوهيدرات إلى السكريات الأحادية والسكريات (البسيطة والمعقدة).

اعتمادًا على عدد ذرات الهيدروكربون، توجد السكريات الأحادية التالية: الثلاثيات (3C - ثلاث ذرات كربون في السلسلة)، الرباعيات (4C)، البنتوزات، السداسيات، السباعيات.

السكريات الأحادية ، التي تحتوي على خمس ذرات هيدروكربونية أو أكثر، عند ذوبانها في الماء، تكتسب أحيانًا بنية حلقية.

في الظروف الطبيعيةالأكثر شيوعا هي البنتوز (الريبوز، ديوكسيريبوز، الريبولوز) والهيكسوز (الجلوكوز، الفركتوز، الجالاكتوز).

ملاحظة 2

الريبوز وديوكسيريبوز هي عناصر ATP والأحماض النووية. الجلوكوز هو مصدر عالمي للطاقة.

بفضل تحولات السكريات الأحادية، لا يتم تزويد الخلايا بالطاقة فحسب، بل يتم أيضًا تخليق العديد من المواد العضوية، كما أنها تساهم أيضًا في تحييدها وإفرازها من الجسم. المواد السامة، القادمة من الخارج أو تلك التي تتشكل أثناء عملية التمثيل الغذائي (الأيض)، على سبيل المثال، أثناء انهيار البروتينات.

السكريات الثنائية والسكريات تتشكل نتيجة اتحاد اثنين أو أكثر من السكريات الأحادية، مثل الجلوكوز أو الزيلوز أو الجالاكتوز أو الأرابينوز أو المانوز.

مثال 2

عندما تتحد جزيئين من السكريات الأحادية، يتكون جزيء ثنائي السكاريد ويتحرر الماء. ممثلون نموذجيونهذه المجموعة: السكروز (قصب السكر)، اللاكتوز (سكر الحليب). المالتوز (سكر الشعير)،

في خصائصها، فإن السكريات الثنائية قريبة من السكريات الأحادية.

السكريات الأحادية والثنائية قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ولها طعم حلو. مع زيادة عدد المونومرات، تنخفض قابلية ذوبان السكريات وتختفي طعم حلو. تشمل السكريات النشا والسليلوز والإنولين والجليكوجين والكيتين.

السكريات (الجليكوجين والسليلوز والنشا) مبنية من مونومرات الجلوكوز، ولكن الروابط في جزيئاتها مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، فإن طبيعة تفرع سلاسل البوليمر مختلفة أيضًا: في السليلوز، لا تتفرع السلاسل، وفي الجليكوجين تتفرع بقوة أكبر من النشا.

معنى الكربوهيدرات

ملاحظة 3

ترتبط الأهمية الرئيسية للكربوهيدرات بوظيفة الطاقة الخاصة بها.

ونتيجة لتحللها الأنزيمي وأكسدتها، يتم إطلاق الطاقة، والتي تستخدمها الخلية لاحقًا.

تلعب السكريات دور المنتجات الاحتياطية ومصادر الطاقة (النشا والجليكوجين)، والتي يمكن تعبئتها بسهولة واستخدامها أيضًا مواد البناء(السليلوز والكيتين).

تعتبر السكريات مواد احتياطية مناسبة لعدد من الأسباب:

نظرًا لعدم قابليتها للذوبان في الماء، فإنها لا تؤثر على الخلية سواء تناضحيًا أو كيميائيًا، وهو أمر مهم جدًا لأنه يمكن تخزينها في خلية حية لفترة طويلة؛
كونها في حالة مجففة صلبة، تزيد السكريات من الكتلة المفيدة للمواد الاحتياطية عن طريق الحفاظ على حجمها.

في الوقت نفسه، فإن احتمال استهلاك هذه المنتجات من قبل الكائنات الحية الدقيقة المختلفة (ومسببات الأمراض)، والفطريات، والتي، كما هو معروف، غير قادرة على ابتلاع الطعام، ولكنها تمتص العناصر الغذائية على كامل سطح الجسم، تقل بشكل كبير. في النهاية، إذا لزم الأمر، يمكن تحويل السكريات المخزنة بسهولة إلى سكريات بسيطة عن طريق التحلل المائي.

تؤدي الكربوهيدرات عددًا من الوظائف في الخلية. تتراكم السكريات على شكل احتياطي العناصر الغذائية(الجليكوجين - في خلايا الكبد والعضلات، النشا - في الدرنات وجذور النباتات)؛

وظيفة الطاقةيرتبط بإطلاق الطاقة أثناء أكسدة جزيئات الكربوهيدرات (أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات تطلق 17.6 كيلوجول من الطاقة) ؛

الوظيفة الهيكليةالمرتبطة بالتواجد في زرع الخلاياغشاء السليلوز، الذي يعمل كهيكل عظمي خارجي. الكربوهيدرات هي جزء من الجلوكوز في الخلايا الحيوانية.

السليلوز والكيتين

السليلوز هو أحد أهم المكونات الهيكلية لجدران الخلايا لبعض الطلائعيات والفطريات والنباتات ويشكل في المتوسط 26-40% من مادة جدار الخلية، وتتكون ألياف القطن بالكامل تقريبًا من السليلوز. السليلوز هو غذاء للعديد من البكتيريا والحيوانات والفطريات. ومع ذلك، فإن معظم الحيوانات، وكذلك البشر، ليس لديهم إنزيم السليلوز في الجهاز الهضمي، الذي يكسر السليلوز إلى جلوكوز، ولا يمكنهم هضم السليلوز. ومع ذلك، لا تزال ألياف السليلوز تلعب دورًا مهمًا في التغذية، حيث تعطي الطعام حجمًا وقوامًا خشنًا، مما يحفز حركية الأمعاء. في الحيوانات المجترة، تتم معالجة السليلوز في الأمعاء عن طريق البكتيريا والأوالي.

كيتين هو جزء من جدران الخلايا لبعض الطلائعيات والفطريات، ويؤدي وظيفة داعمة، وفي بعض الحيوانات (خاصة المفصليات) يعد مكونًا مهمًا في هيكلها الخارجي.

الخلاصة: الدور البيولوجي للكربوهيدرات

الوكالة الفيدراليةالتعليم

امتحان

في تخصص "الأساسيات الفسيولوجية والصحية والصحية للتغذية"

الموضوع: "الدور البيولوجي للكربوهيدرات"

مقدمة

1. الكربوهيدرات وأهميتها في التغذية

2. أنواع الكربوهيدرات

خاتمة

فهرس

مقدمة

الصحة الغذائية -علم قوانين ومبادئ تنظيم التغذية العقلانية (المثلى) للأصحاء والمرضى. وفي إطارها الأسس العلمية و الأنشطة العمليةعلى تحسين التغذية مجموعات مختلفةالسكان والحماية الصحية للموارد الغذائية والمواد الخام والمنتجات في جميع مراحل إنتاجها وتداولها.

الجوانب الأساسية للنظافة الغذائية تنطوي على الدراسة العمليات الفسيولوجية، آليات الهضم البيوكيميائية، واستيعاب الغذاء والتمثيل الغذائي الخلوي للمواد الغذائية والمكونات الأخرى للمنتجات الغذائية، وكذلك علم التغذية الجيني، أي. أساسيات التنظيم الغذائي للتعبير الجيني.

النظافة الغذائية، من ناحية، تحدد المعايير الاحتياجات الفسيولوجيةفي العناصر الغذائية والطاقة، ويضع متطلبات جودة المنتجات الغذائية وتوصيات لاستهلاك مجموعات مختلفة من المنتجات الغذائية حسب العمر والحالة الاجتماعية والجغرافية والمكانية. العوامل البيئيةوالنظام الغذائي والظروف الغذائية، ومن ناحية أخرى، ينظم تدابير الفحص الصحي الوبائي (الصحي) لجودة وسلامة المنتجات والمواد الغذائية التي تتلامس معها ومراقبة امتثال المنشآت الغذائية في مرحلة بنائها وأثناء العملية.

تتطور النظافة الغذائية كعلم باستخدام المنهجية العامة للبحث العلمي في مجال علم وظائف الأعضاء، والكيمياء الحيوية، وعلم السموم، وعلم الأحياء الدقيقة، وعلم الأوبئة، والأمراض الباطنية، بالإضافة إلى مناهجها وتقنياتها الفريدة، بما في ذلك تقييم الحالة التغذوية، ومعايير التغذية. الحالة والتكيف التغذوي والمؤشرات الغذائية و القيمة البيولوجيةمنتجات.

ترتبط الفترة الحالية لتطور النظافة الغذائية بتنفيذ المجالات العلمية والعملية التالية:

تطوير أسس سياسة الدولة في مجال التغذية الصحية للسكان الروس؛

البحث الأساسي في الأسس الفسيولوجية والكيميائية الحيوية للتغذية؛

المراقبة المستمرة للحالة التغذوية للسكان الروس؛

تنظيم الوقاية من الأمراض المرتبطة بالتغذية؛

البحوث المتعلقة بسلامة الأغذية؛

تطوير المناهج العلمية والمنهجية لتقييم مصادر الغذاء غير التقليدية والجديدة؛

التطوير والتحسين الأسس العلميةوممارسات التغذية الغذائية والوقائية للأطفال؛

الإثبات العلمي والتنفيذ العملي لنظام التكيف الغذائي في الظروف البيئية الحديثة؛

تنفيذ البرامج والمشاريع التثقيفية والتوعوية على نطاق واسع في المنظومة التعليم المهنيوالتعليم، وفي المجتمع ككل.

حاليًا، وللمرة الثالثة خلال المائة عام الماضية، تكتسب نظافة الأغذية طابعًا عامًا قويًا، مما يضمن تطوير الأساليب الحكومية في مجال التغذية.

التغذية هي واحدة من أهم العوامل، تحديد صحة السكان. تضمن التغذية السليمة النمو والتطور الطبيعي للأطفال، وتساهم في الوقاية من الأمراض، وتطيل عمر الناس، وتحسن الكفاءة وتخلق الظروف الملائمة للتكيف المناسب مع البيئة.

ومع ذلك، في العقد الماضيوتتسم الحالة الصحية للسكان باتجاهات سلبية. متوسط العمر المتوقع للسكان في روسيا أقل بكثير مما هو عليه في معظمها الدول المتقدمة. وترتبط الزيادة في حالات الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية والسرطان وغيرها من الأمراض المزمنة غير المعدية إلى حد ما بالتغذية. وقد وجد أن غالبية السكان الروس يعانون من اضطرابات التغذية الجيدة، بسبب عدم كفاية استهلاك العناصر الغذائية، وخاصة الفيتامينات والعناصر الكبيرة والصغرى (الكالسيوم واليود والحديد والفلور والزنك وما إلى ذلك)، والبروتينات الكاملة ونسبتها غير العقلانية.

واحد من عناصر مهمةهي الكربوهيدرات. همبمثابة المصدر الرئيسي للطاقة. يتلقى الجسم ما يزيد عن 56% من طاقته من الكربوهيدرات، والباقي من البروتينات والدهون.

يبدو عالم الكربوهيدرات غامضًا جدًا بالنسبة لنا. في بعض الأحيان يتم إلقاء اللوم على الكربوهيدرات في التسبب الوزن الزائد. وأحيانا، على العكس من ذلك، يقولون أن الكربوهيدرات موجودة المصدر المثاليالطاقة للجسم.

1. الكربوهيدرات وأهميتها في التغذية

تم اقتراح مصطلح "الكربوهيدرات" لأول مرة من قبل أستاذ جامعة دوربات (تارتو الآن) ك. شميدت في عام 1844. في ذلك الوقت كان من المفترض أن جميع الكربوهيدرات لها الصيغة العامة سم (H 2O) ن، أي. كربوهيدرات + ماء. ومن هنا جاء اسم "الكربوهيدرات". اتضح لاحقًا أن عددًا من المركبات التي تنتمي في خصائصها إلى فئة الكربوهيدرات تحتوي على الهيدروجين والأكسجين بنسبة مختلفة قليلاً عما هو مذكور في الصيغة العامة.

في عام 1927، اقترحت اللجنة الدولية لإصلاح التسميات الكيميائية استبدال مصطلح "الكربوهيدرات" بمصطلح "الجليسيدات"، ولكن الاسم القديم "الكربوهيدرات" ترسخ وأصبح مقبولا بشكل عام.

تتشكل الكربوهيدرات في النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي وتدخل الجسم بشكل رئيسي مع المنتجات النباتية. ومع ذلك، أصبحت الكربوهيدرات المضافة ذات أهمية متزايدة في التغذية، وغالبًا ما يتم تمثيلها بالسكروز (أو خليط من السكريات الأخرى)، ويتم إنتاجها صناعيًا ثم يتم إدخالها في تركيبات الأغذية.

يتم تحديد كمية الكربوهيدرات التي يحتاجها الشخص من خلال دورها الرائد في تزويد الجسم بالطاقة وعدم الرغبة في تخليق الجلوكوز من الدهون (وحتى أكثر من البروتينات) وتعتمد بشكل مباشر على استهلاك الطاقة.متوسط الحاجة إلى الكربوهيدرات لأولئك الذين لا يمارسون عملاً بدنيًا شاقًا هو 400 - 500 جرام يوميًا.

إن قدرة الكربوهيدرات على أن تكون مصدرًا عالي الكفاءة للطاقة تكمن وراء عملها الذي يحافظ على البروتين. عندما يتم توفير كمية كافية من الكربوهيدرات مع الطعام، فإن الأحماض الأمينية تستخدم فقط بدرجة صغيرة في الجسم كمواد طاقة. على الرغم من أن الكربوهيدرات ليست من العوامل الغذائية الأساسية ويمكن أن تتكون في الجسم من الأحماض الأمينية والجلسرين، إلا أن الحد الأدنى لكمية الكربوهيدرات في النظام الغذائي اليومي يجب ألا يقل عن 50 - 60 جرام.

يؤدي التخفيض الإضافي في كمية الكربوهيدرات إلى اضطرابات شديدة في عمليات التمثيل الغذائي. الاستهلاك الزائد للكربوهيدرات يؤدي إلى السمنة. عندما يتم تناول كميات كبيرة من السكريات من الطعام، لا يمكن تخزينها بالكامل على شكل جليكوجين، ويتم تحويل الفائض منها إلى ثلاثي الغليسريد، مما يعزز زيادة نمو الأنسجة الدهنية. زيادة المحتوىيساعد الأنسولين الموجود في الدم على تسريع هذه العملية، حيث أن الأنسولين له تأثير محفز قوي على ترسب الدهون.

عند إنشاء حصص غذائية، من المهم للغاية ليس فقط تلبية احتياجات الإنسان من الغذاء الكمية المطلوبةالكربوهيدرات، ولكن أيضا لاختيار النسب المثلى نوعيا أنواع مختلفةالكربوهيدرات. من المهم للغاية مراعاة النسبة في النظام الغذائي للكربوهيدرات سهلة الهضم (السكريات) وتلك التي يتم امتصاصها ببطء (النشا والجليكوجين).

على عكس السكريات، يتم تكسير النشا والجليكوجين ببطء في الأمعاء. يرتفع مستوى السكر في الدم تدريجياً. وفي هذا الصدد، ينصح بتلبية احتياجات الكربوهيدرات بشكل رئيسي من خلال الكربوهيدرات التي يتم امتصاصها ببطء. يجب أن تمثل حصتهم 80 - 90٪ من إجمالي الكمية المستهلكةالكربوهيدرات المغسولة. إن الحد من الكربوهيدرات سهلة الهضم له أهمية خاصة بالنسبة لأولئك الذين يعانون من تصلب الشرايين وأمراض القلب والأوعية الدموية والسكري والسمنة.

تعتبر الكربوهيدرات العناصر الرئيسية الحاملة للطاقة في تغذية الإنسان، حيث توفر ما بين 50 إلى 70% من إجمالي الطاقة قيمة الطاقةنظام عذائي.

جنبا إلى جنب مع وظيفة الطاقة الرئيسية، تشارك الكربوهيدرات في عملية التمثيل الغذائي للبلاستيك. الكربوهيدرات لها تأثير مضاد للكيتون عن طريق تحفيز أكسدة أنزيم الأسيتيل A، الذي يتشكل أثناء أكسدة الأحماض الدهنية. المصدر الرئيسي للكربوهيدرات في تغذية الإنسان هو الأطعمة النباتية، ولا يوجد سوى اللاكتوز والجليكوجين في المنتجات ذات الأصل الحيواني.

وتتمثل المهمة الرئيسية للكربوهيدرات في توفير الطاقة لجميع العمليات في الجسم. تستطيع الخلايا الحصول على الطاقة من الكربوهيدرات، كما هو الحال أثناء أكسدتها، أي. "الاحتراق" وتحت الظروف اللاهوائية (بدون الأكسجين). نتيجة لاستقلاب 1 جرام من الكربوهيدرات، يتلقى الجسم طاقة تعادل 4 سعرة حرارية. يرتبط استقلاب الكربوهيدرات ارتباطًا وثيقًا باستقلاب الدهون والبروتينات، مما يضمن تحولاتها المتبادلة. مع النقص المعتدل في الكربوهيدرات في النظام الغذائي، تشارك الدهون المخزنة، ومع النقص العميق (أقل من 50 جم / يوم) والأحماض الأمينية (سواء الحرة أو من بروتينات العضلات) في عملية تكوين السكر، مما يؤدي إلى إنتاج الجلوكوز. ضروري للجسمطاقة. آلام العضلات بعد العمل الشاق هي نتيجة لعمل حمض اللاكتيك على الخلايا، والذي يتشكل أثناء التحلل اللاهوائي للكربوهيدرات، عند ضمان العمل خلايا العضلاتلا يوجد ما يكفي من الأوكسجين المزود بالدم.

في كثير من الأحيان، يؤدي التقييد الحاد للكربوهيدرات في النظام الغذائي إلى اضطرابات استقلابية كبيرة. يتأثر استقلاب البروتين بشكل خاص. في حالة نقص الكربوهيدرات، يتم استخدام البروتينات لأغراض أخرى: فهي تصبح مصدرًا للطاقة ومشاركين في بعض التفاعلات الكيميائية المهمة. وهذا يؤدي إلى زيادة تكوين المواد النيتروجينية، ونتيجة لذلك، زيادة الحمل على الكلى، واضطرابات استقلاب الملح وغيرها من العواقب الضارة بالصحة.

عندما يكون هناك نقص في الكربوهيدرات في الطعام، لا يستخدم الجسم البروتينات فحسب، بل يستخدم أيضًا الدهون لتصنيع الطاقة. مع زيادة تكسير الدهون، قد تحدث اضطرابات العمليات الأيضيةيرتبط بالتكوين المتسارع للكيتونات (ينتمي الأسيتون المعروف إلى هذه الفئة من المواد) وتراكمها في الجسم. الإفراط في تكوين الكيتونات بسبب زيادة أكسدة الدهون والبروتينات جزئيا يمكن أن يؤدي إلى "التحمض" البيئة الداخليةتسمم الجسم وأنسجة المخ حتى حدوث غيبوبة حمضية مع فقدان الوعي. مع وجود إمدادات كافية من الكربوهيدرات من الطعام، يتم استخدام البروتينات بشكل أساسي في استقلاب البلاستيك، وليس لإنتاج الطاقة. وبالتالي، فإن الكربوهيدرات ضرورية للاستخدام الرشيد للبروتينات. كما أنها قادرة على تحفيز أكسدة المنتجات الوسيطة لاستقلاب الأحماض الدهنية.

لكن هذا لا يستنفد دور الكربوهيدرات. إنها جزء لا يتجزأ من جزيئات بعض الأحماض الأمينية، وتشارك في بناء الإنزيمات، وتكوين الأحماض النووية، وهي سلائف لتكوين الدهون، والجلوبيولين المناعي، الذي يلعب دورًا مهمًا في جهاز المناعة، والبروتينات السكرية - المجمعات. من الكربوهيدرات والبروتينات التي المكونات الأساسيةأغشية الخلايا. تشكل أحماض الهيالورونيك وغيرها من عديدات السكاريد المخاطية طبقة واقية بين جميع الخلايا التي يتكون منها الجسم.

كان الاهتمام بالكربوهيدرات مقيدًا بالتعقيد الشديد لبنيتها. على عكس مونومرات الأحماض النووية (النيوكليوتيدات) والبروتينات (الأحماض الأمينية)، والتي يمكن أن ترتبط معًا بطريقة واحدة محددة فقط، فإن وحدات السكريات الأحادية في السكريات قليلة السكاريد والسكريات المتعددة يمكن أن ترتبط معًا بعدة طرق في العديد من المواضع المختلفة.

من النصف الثاني من القرن العشرين. يحدث التطور السريعالكيمياء والكيمياء الحيوية للكربوهيدرات، بسبب أهميتها البيولوجية الهامة.

تعتبر الكربوهيدرات، إلى جانب البروتينات والدهون، من أهم المركبات الكيميائية التي تشكل الكائنات الحية. في البشر والحيوانات، تخدم الكربوهيدرات وظائف مهمة: طاقة ( شاشة العرض الرئيسيةالوقود الخلوي)، الهيكلي (مكون إلزامي لمعظم الهياكل داخل الخلايا) والوقائي (مشاركة مكونات الكربوهيدرات من الجلوبيولين المناعي في الحفاظ على المناعة).

تستخدم الكربوهيدرات (الريبوز، ديوكسي ريبوز) لتخليق الأحماض النووية؛ وهي مكونات أساسية للأنزيمات النيوكليوتيدية، والتي تلعب دورًا مهمًا للغاية في عملية التمثيل الغذائي للكائنات الحية. في الآونة الأخيرة، جذبت البوليمرات الحيوية المختلطة التي تحتوي على الكربوهيدرات اهتمامًا متزايدًا: الببتيدات السكرية والبروتينات السكرية، والشحميات السكرية والسكريات الدهنية الدهنية، والبروتينات السكرية، وما إلى ذلك. تؤدي هذه المواد وظائف معقدة ومهمة في الجسم.

لذا، سأسلط الضوء ب المعنى الأيديولوجي للكربوهيدرات:

· تؤدي الكربوهيدرات وظيفة بلاستيكية، أي أنها تشارك في بناء العظام والخلايا والإنزيمات. يشكلون 2-3% من الوزن.

· تعتبر الكربوهيدرات المصدر الرئيسي للطاقة. عند أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات، يتم إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 جرام من الماء.

· يحتوي الدم على 100-110 ملغم من الجلوكوز. يعتمد الضغط الاسموزي للدم على تركيز الجلوكوز.

· يدخل البنتوس (الريبوز وديوكسيريبوز) في بناء ATP.

· تلعب الكربوهيدرات دوراً وقائياً في النباتات.

2. أنواع الكربوهيدرات

هناك مجموعتان رئيسيتان من الكربوهيدرات: بسيطة ومعقدة. تشمل الكربوهيدرات البسيطة الجلوكوز والفركتوز والجلاكتوز والسكروز واللاكتوز والمالتوز. وتشمل تلك المعقدة النشا والجليكوجين والألياف والبكتين.

تنقسم الكربوهيدرات إلى سكريات أحادية (بسيطة) وقليلة السكاريد وعديدات السكاريد (معقدة).

1. السكريات الأحادية

· الجلوكوز

الفركتوز

الجلاكتوز

· مانوز

2. السكريات قليلة التعدد

· السكريات الثنائية

· السكروز (السكر العادي، قصب السكر أو البنجر)

المالتوز

إيزومالتوز

اللاكتوز

لاكتولوز

3. السكريات

· ديكستران

· الجليكوجين

· نشاء

· السليلوز

غالاكتومانانس

السكريات الأحادية(الكربوهيدرات البسيطة) هي أبسط ممثلي الكربوهيدرات ولا تنقسم عند التحلل المائي إلى مركبات أبسط. الكربوهيدرات البسيطة تذوب بسهولة في الماء ويتم امتصاصها بسرعة. لديهم طعم حلو واضح وتصنف على أنها سكريات.

اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في الجزيئات، تنقسم السكريات الأحادية إلى ثلاثيات، ورباعيات، وبنتوسات، وسداسيات. والأكثر أهمية بالنسبة للبشر هي السداسيات (الجلوكوز، الفركتوز، الجالاكتوز، الخ) والبنتوز (الريبوز، ديوكسيريبوز، الخ).

عندما تتحد جزيئين من السكريات الأحادية، تتشكل السكريات الثنائية.

وأهم السكريات الأحادية هو الجلوكوز، لأنه الوحدة الهيكلية (اللبنة) لبناء معظم السكريات الثنائية والسكريات الغذائية. يتم تنظيم نقل الجلوكوز إلى الخلايا في العديد من الأنسجة بواسطة هرمون الأنسولين البنكرياسي.

في البشر، يتم تحويل الجلوكوز الزائد في المقام الأول إلى الجليكوجين، وهو الكربوهيدرات الاحتياطي الوحيد في الأنسجة الحيوانية. في جسم الإنسان المحتوى العاميبلغ الجليكوجين حوالي 500 جرام - وهذا هو الإمداد اليومي بالكربوهيدرات المستخدمة في حالة النقص الشديد في النظام الغذائي. يؤدي نقص الجليكوجين على المدى الطويل في الكبد إلى خلل في خلايا الكبد وتسلل الدهون.

السكريات قليلة التعدد- مركبات أكثر تعقيدًا، مبنية من عدة بقايا (من 2 إلى 10) من السكريات الأحادية. وهي مقسمة إلى سكريات ثنائية وثلاثية السكاريد وما إلى ذلك. وأهم السكريات الثنائية بالنسبة للإنسان هي السكروز والمالتوز واللاكتوز. توجد السكريات قليلة التعدد، والتي تشمل رافينوز وستاكيوز وفيرباسكوز، بشكل رئيسي في البقوليات ومنتجاتها المصنعة، مثل دقيق الصويا، وكذلك بكميات صغيرة في العديد من الخضروات. تم العثور على الفركتو-أوليغوساكاريد في الحبوب (القمح والجاودار) والخضروات (البصل والثوم والخرشوف والهليون والراوند والهندباء)، وكذلك الموز والعسل.

تشتمل مجموعة السكريات القليلة أيضًا على مالتو ديكسترين، وهي المكونات الرئيسية للشراب ودبس السكر المنتج صناعيًا من المواد الخام متعددة السكاريد. أحد ممثلي قليلات السكاريد هو اللاكتولوز، الذي يتكون من اللاكتوز أثناء المعالجة الحرارية للحليب، على سبيل المثال، أثناء إنتاج الحليب المخبوز والمعقم.

عمليا لا يتم تقسيم السكريات قليلة التعدد الأمعاء الدقيقةالبشر بسبب عدم وجود الانزيمات المناسبة. ولهذا السبب لديهم خصائص الألياف الغذائية. تلعب بعض السكريات قليلة السكاريد دورًا مهمًا في عمل البكتيريا الطبيعية في الأمعاء الغليظة، مما يسمح بتصنيفها على أنها البريبايوتك - وهي مواد يتم تخميرها جزئيًا بواسطة بعض الكائنات الحية الدقيقة المعوية وتضمن الحفاظ على الميكروبات المعوية الطبيعية.

السكريات- مركبات بوليمرية عالية الوزن الجزيئي مكونة من عدد كبير من المونومرات وهي بقايا السكريات الأحادية. تنقسم السكريات إلى قابلة للهضم وغير قابلة للهضم في الجهاز الهضمي البشري. تتضمن المجموعة الفرعية الأولى النشا والجليكوجين، والثانية تشمل مركبات مختلفة، وأهمها بالنسبة للإنسان هي مواد السليلوز (الألياف) والهيمكسيلولوز والبكتين.

يتم الجمع بين نسبة قليلة من السكريات والسكريات تحت مصطلح "الكربوهيدرات المعقدة". تتميز السكريات الأحادية والثنائية بطعم حلو، ولهذا السبب يطلق عليها أيضًا اسم "السكريات". السكريات ليس لها طعم حلو. حلاوة السكروز تختلف. إذا اعتبرنا أن حلاوة محلول السكروز 100%، فإن حلاوة المحاليل متساوية الأقطاب مختلفة.السكريات الخاصة بها ستكون: الفركتوز - 173٪، الجلوكوز - 81٪، المالتوز والجلاكتوز - 32٪ واللاكتوز - 16٪.

السكاريد الرئيسي القابل للهضم هو النشا - وهو الأساس الغذائي للحبوب والبقوليات والبطاطس. وهو يمثل ما يصل إلى 80٪ من الكربوهيدرات المستهلكة في الطعام. وهو بوليمر معقد يتكون من جزأين: الأميلوز - بوليمر خطي والأميلوبكتين - بوليمر متفرع. إن نسبة هذين الجزأين في المواد الخام المختلفة للنشا هي التي تحدد خصائصه الفيزيائية والكيميائية والتكنولوجية المختلفة، وخاصة قابلية الذوبان في الماء عند درجات حرارة مختلفة. مصدر النشا هو المنتجات النباتية، وخاصة الحبوب: الحبوب والدقيق والخبز والبطاطس.

لتسهيل امتصاص الجسم للنشا، يجب معالجة المنتج الذي يحتوي عليه حرارياً. في هذه الحالة، يتم تشكيل عجينة النشا في شكل واضح، على سبيل المثال هلام، أو بشكل خفي في تكوين تركيبة غذائية: العصيدة والخبز والمعكرونة وأطباق البقوليات. تخضع السكريات النشا التي تدخل الجسم مع الطعام إلى مراحل متتابعة، بدءًا من تجويف الفم، ثم التخمير إلى المالتوديكسترين، والمالتوز والجلوكوز، يليها امتصاص كامل تقريبًا.

والسكاريد الثاني القابل للهضم هو الجليكوجين.قيمتها الغذائية منخفضة - لا يوجد أكثر من 10-15 جرام من الجليكوجين يأتي من النظام الغذائي في الكبد واللحوم والأسماك. عندما ينضج اللحم، يتحول الجليكوجين إلى حمض اللاكتيك.

بعض الكربوهيدرات المعقدة (الألياف والسليلوز وغيرها) لا يتم هضمها على الإطلاق في جسم الإنسان. ومع ذلك، هذا المكون الضروريالتغذية: أنها تحفز حركية الأمعاء، وشكلها البرازمما يساعد على إخراج السموم وتطهير الجسم. بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أن الألياف لا يهضمها الإنسان، إلا أنها تعمل كمصدر لتغذية البكتيريا المعوية المفيدة.

خاتمة

أهمية الكربوهيدرات في تغذية الإنسان عالية جدًا. إنها بمثابة أهم مصدر للطاقة، حيث توفر ما يصل إلى 50-70٪ من إجمالي السعرات الحرارية.

إن قدرة الكربوهيدرات على أن تكون مصدرًا عالي الكفاءة للطاقة تكمن وراء عملها "المحافظ على البروتين". على الرغم من أن الكربوهيدرات ليست من العوامل الغذائية الأساسية ويمكن أن تتكون في الجسم من الأحماض الأمينية والجلسرين، إلا أن الحد الأدنى لكمية الكربوهيدرات في النظام الغذائي اليومي يجب ألا يقل عن 50-60 جرام.

مع الاضطرابات الأيضيةالكربوهيدرات يرتبط عدد من الأمراض ارتباطًا وثيقًا: داء السكري، الجالاكتوز في الدم، اضطرابات في نظام المستودعالجليكوجين ، عدم التسامحلبن إلخ. تجدر الإشارة إلى أنه فيجسم الإنسان والحيوانالكربوهيدرات موجود بكميات أقل (لا تزيد عن 2% من وزن الجسم الجاف).البروتينات والدهون. في الكائنات النباتية بسبب السليلوز لحصة الكربوهيدرات يمثل ما يصل إلى 80٪ من الكتلة الجافة، بشكل عامالغلاف الحيوي للكربوهيدرات أكثر من جميع المركبات العضوية الأخرى مجتمعة.