Lo scopo dello studio dell'argomento: acquisire conoscenze sulle caratteristiche strutturali e sulle proprietà dei carboidrati, sul loro ruolo biologico nel corpo, nonché sul ruolo dei carboidrati alimentari e dei carboidrati di riserva del corpo umano durante i processi di recupero del corpo dopo l'attività fisica.

Domande ad obiettivo didattico (piano di autoapprendimento sull'argomento)

 Caratteristiche generali dei carboidrati.

 Caratteristiche della struttura chimica dei mono-, di- e polisaccaridi inclusi nei prodotti alimentari e formati nel corpo umano.

 Il ruolo biologico dei carboidrati, il loro contenuto in vari tessuti e organi del corpo umano.

 Trasformazioni enzimatiche dei carboidrati nel sistema digestivo.

 Trasporto dei carboidrati attraverso le membrane cellulari.

 La norma dei carboidrati nella dieta, il concetto di indice glicemico.

Obiettivi

 Basandosi sulla conoscenza della struttura e delle proprietà chimiche dei mono-, i- e polisaccaridi, imparare a spiegare le differenze tra i carboidrati che fanno parte degli alimenti e i carboidrati nel corpo umano.

 Sulla base della conoscenza delle fasi principali delle trasformazioni biochimiche dei carboidrati nel processo di digestione e assorbimento, scegliere i metodi di utilizzo dei carboidrati alimentari per migliorare le prestazioni e accelerare i processi di recupero dopo l'attività fisica.

Linee guida per lo studio dell'argomento

Quando si lavora sul materiale su questo argomento, prima di tutto, è necessario scoprire con quali caratteristiche le sostanze appartengono alla classe dei carboidrati, considerare le strutture cicliche e acicliche dei monosaccaridi, poiché i monosaccaridi sono la base per la costruzione di molecole di più carboidrati complessi. È consigliabile iniziare a determinare le caratteristiche dei monosaccaridi identificando i gruppi funzionali. Tutti i monosaccaridi contengono un gruppo carbonilico -C = O e diversi idrossidi alcolici -OH, cioè sono aldeidi o cheto alcoli.

L'origine del nome "Carboidrati" è dovuta al fatto che, a giudicare dalla formula empirica, la maggior parte dei composti di questa classe sono composti di carbonio con acqua. Quindi, la formula empirica per il glucosio CON 6 N 12 DI 6 =(CA 2 DI) 6 , e la maggior parte dei carboidrati comuni possono essere caratterizzati dalla formula generale (SN 2 DI) N, n>3. Se il carbonile si trova all'estremità della catena del carbonio, forma un gruppo aldeidico e il monosaccaride è chiamato aldoso. La maggior parte degli aldosi può essere rappresentata dalla formula generale CH 2 OH-(SNON) N -COH

Se il carbonile si trova tra gli atomi di carbonio, è un gruppo chetonico e il monosaccaride è chiamato chetoso. I chetosi corrispondono alla formula generale CH 2 OH-CO-(CHOH) N -CH 2 LUI.

1. Ruolo biologico dei carboidrati

Energia. Quando i carboidrati vengono scomposti, l’energia rilasciata viene dissipata sotto forma di calore o immagazzinata nelle molecole di ATP. I carboidrati forniscono circa il 50-60% del consumo energetico giornaliero del corpo e durante l'attività di resistenza muscolare fino al 70%. Quando 1 g di carboidrati viene ossidato, vengono rilasciati 17 kJ di energia (4,1 kcal). Come principale fonte di energia vengono utilizzate le riserve libere di glucosio o carboidrati sotto forma di glicogeno.

Plastica. I carboidrati (ribosio, desossiribosio) vengono utilizzati per costruire ATP, ADP e altri nucleotidi, nonché acidi nucleici. Fanno parte di alcuni enzimi. I singoli carboidrati sono componenti membrane cellulari. I prodotti della conversione del glucosio (acido glucuronico, glucosamina, ecc.) fanno parte dei polisaccaridi e delle proteine ​​complesse della cartilagine e di altri tessuti.

Riserva. I carboidrati vengono immagazzinati nei muscoli scheletrici, nel fegato e in altri tessuti sotto forma di glicogeno. Le sue riserve dipendono da peso corporeo, stato funzionale corpo, modello nutrizionale. Durante l'attività muscolare, le riserve di glicogeno vengono significativamente ridotte e durante il periodo di riposo dopo il lavoro vengono ripristinate. L'attività muscolare sistematica porta ad un aumento delle riserve di glicogeno, che aumenta le capacità energetiche del corpo.

Protettivo. I carboidrati complessi sono inclusi nei componenti sistema immunitario; i mucopolisaccaridi si trovano nel rivestimento delle sostanze mucose superficie del vaso, bronchi, tratto digestivo, tratto urinario e proteggere dalla penetrazione di batteri, virus e danni meccanici.

Specifica. Alcuni carboidrati contribuiscono a garantire la specificità dei gruppi sanguigni, agiscono come anticoagulanti e sono recettori per numerosi ormoni o sostanze farmacologiche, hanno un effetto antitumorale.

Normativa. La fibra alimentare non viene scomposta nell'intestino, ma si attiva motilità intestinale, enzimi del tratto digestivo, assorbimento dei nutrienti.

I carboidrati, che appartengono alla classe degli alcoli polivalenti, giocano ruolo importante nella nutrizione umana. Devono essere presenti nella dieta di tutti, poiché queste sostanze soddisfano il 50-60% del fabbisogno energetico.

L'importanza dei carboidrati per il corpo è estremamente importante, ma non dimenticare che possono essere semplici e complessi. E mentre i primi sono generalmente utili, dovresti stare estremamente attento con i secondi.

Il ruolo dei carboidrati nella vita umana

L'importanza dei carboidrati risiede in diverse funzioni che aiutano uomini e donne a condurre uno stile di vita normale. Le principali di queste funzioni sono:

1. Energia. Attraverso l'ossidazione dei componenti viene rilasciata energia che l'organismo utilizza per soddisfare i propri bisogni. L'importanza dei carboidrati nell'alimentazione è estremamente importante, perché forniscono forza per l'intera giornata.
2. Idroosmotico. L'importanza dei carboidrati nell'alimentazione è molto alta, perché è grazie a loro sostanza intercellulare gli esseri umani trattengono ioni magnesio e calcio, nonché molecole d'acqua.
3. Strutturale. Alcune di queste sostanze fanno parte dei tessuti connettivi. Inoltre, insieme alle proteine, sono in grado di formare enzimi, ormoni e altri composti nel corpo.
4. Protettivo. L'importanza dei carboidrati per l'organismo è molto importante, perché... alcuni di essi forniscono la forza delle pareti dei vasi sanguigni, altri fanno parte del lubrificante che ricopre le articolazioni umane che si sfregano l'una contro l'altra e altri ancora sono presenti nella struttura delle mucose.
5. Cofattore. Alcuni tipi di sostanze in questione sono coinvolti nella formazione degli enzimi responsabili della coagulazione del sangue e fanno anche parte del plasma.

Pertanto, è molto difficile sopravvalutare l'importanza dei carboidrati nella vita di una persona: uomini e donne semplicemente non possono farne a meno. Tuttavia, affinché le sostanze siano ben assorbite, devono essere assunte in quantità ben definite.

Calcolo della norma dei carboidrati

L'importanza dei carboidrati nella vita umana è così elevata che è quasi impossibile vivere senza di essi, quindi è necessario conoscere il proprio tasso di consumo. Come accennato in precedenza, le sostanze di questa categoria possono essere semplici o complesse. Il secondo gruppo comprende principalmente zuccheri vari. Non sono utili, ma in gran numero e dannoso per l'uomo.

Pertanto, cerca di mantenere la quantità di zucchero nella tua dieta non superiore al 10% delle calorie totali. Solo le persone coinvolte in attività pesanti possono fare un'eccezione per se stessi lavoro fisico.

Tuttavia, i consumi carboidrati semplici andrebbe anche regolamentato. Ricorda che ci sono alcuni standard a cui ogni persona deve attenersi, indipendentemente dal fatto che pratichi o meno sport.

In particolare, si ritiene che i giovani dovrebbero mangiare quotidianamente 5 g di carboidrati per 1 kg di peso corporeo. E se un uomo o una donna praticano sport o lavori fisici pesanti, questo valore può essere aumentato a 8 g.

Non è desiderabile superare la quantità di carboidrati, ma non dovresti nemmeno ridurla. Altrimenti, il corpo inizia a scomporre i grassi e le proteine, il che alla fine può portare all'intossicazione. Pertanto, se per qualsiasi motivo desideri passare a una dieta a basso contenuto di carboidrati, consulta prima il tuo medico.

Il significato biologico dei carboidrati per l'uomo è molto importante, ma con moderazione. Riduci gradualmente la quantità di zuccheri e fibre nella tua dieta per non causare danni al tuo corpo e aiutarlo ad abituarsi al nuovo metabolismo.

I carboidrati costituiscono una piccola porzione del peso secco totale dei tessuti corpo umano- non più del 2%, mentre le proteine, ad esempio, rappresentano fino al 45% del peso corporeo secco. Tuttavia, i carboidrati funzionano nel corpo tutta la linea funzioni vitali, partecipando all'organizzazione strutturale e metabolica di organi e tessuti.

Da un punto di vista chimico, i carboidrati sono aldeidi polivalenti o alcoli chetonici o loro polimeri e le unità monomeriche nei polimeri sono interconnesse da legami glicosidici.

Classificazione dei carboidrati.

I carboidrati sono divisi in tre grandi gruppi: monosaccaridi e loro derivati, oligosaccaridi e polisaccaridi.

I monosaccaridi, a loro volta, sono suddivisi, in primo luogo, in base alla natura del gruppo carbonilico in aldosi e chetosi e, in secondo luogo, in base al numero di atomi di carbonio nella molecola in triosi, tetrosi, pentosi, ecc. Tipicamente, i monosaccaridi hanno nomi banali: glucosio, galattosio, ribosio, xilosio, ecc. Questo gruppo di composti comprende vari derivati ​​​​dei monosaccaridi, i più importanti dei quali sono esteri fosforici dei monosaccaridi [glucosio-6-fosfato, fruttosio-1,6- bisfosfato, ribosio 5-fosfato, ecc.], acidi uronici

[galatturonico, glucuronico, iduronico, ecc.], aminozuccheri

[glucosamina, galattosamina, ecc.], derivati ​​solfatati

acidi uronici, derivati ​​acetilati di aminozuccheri, ecc. Il numero totale di monomeri e loro derivati ​​​​è di diverse dozzine di composti, che non è inferiore al numero di singoli aminoacidi presenti nel corpo.

Oligosaccaridi, che sono polimeri le cui unità monomeriche sono monosaccaridi o loro derivati. Il numero di singoli blocchi monomerici in un polimero può raggiungere uno e mezzo o due / non più di / decine. Tutte le unità monomeriche in un polimero sono collegate da legami glicosidici. Gli oligosaccaridi, a loro volta, si dividono in omooligosaccaridi, costituiti dagli stessi

nuovi blocchi monomerici [maltosio] ed eterooligosaccaridi - in essi

la composizione comprende varie unità monomeriche [lattosio]. Per la maggior parte, gli oligosaccaridi si trovano nel corpo come componenti strutturali di molecole più complesse: glicolipidi o glicoproteine. Il maltosio si trova in forma libera nel corpo umano; il maltosio è un prodotto intermedio della degradazione del glicogeno e il lattosio è incluso come carboidrato di riserva nel latte delle donne che allattano. La maggior parte degli oligosaccaridi nel corpo umano sono eterooligosaccaridi di glicolipidi e glicoproteine. Hanno una struttura estremamente diversificata, sia per la varietà di unità monomeriche in essi incluse, sia per la varietà di opzioni per i legami glicosidici tra i monomeri nell'oligomero.

Polisaccaridi, che sono polimeri costituiti da monosaccaridi o loro derivati, collegati tra loro

con legami glicosidici, con il numero di unità monomeriche da diverse decine a diverse decine di migliaia. Questi polisaccaridi possono essere costituiti da unità monomeriche identiche, vale a dire essere omopolisaccaridi, oppure possono contenere varie unità monomeriche - allora abbiamo a che fare con eteropolisaccaridi. L'unico omopolisaccaride nel corpo umano è il glicogeno, costituito da residui a-D - glucosio. Più vario

eteropolisaccaridi di boro: acido ialuronico, condroitin solfati, cheratan solfato, dermatan solfato, eparan solfato ed eparina sono presenti nel corpo. Ciascuno degli eteropolisaccaridi elencati è costituito da un insieme individuale di unità monomeriche

qualsiasi unità monomerica acido ialuronico sono l'acido glucuronico e la N-acetilglucosamina, mentre l'eparina contiene glucosamina solfatata e acido iduronico solfato.

Agenzia federale per l'istruzione

Test

nella disciplina “Fondamenti fisiologici e igienico-sanitari dell'alimentazione”

soggetto: " Ruolo biologico carboidrati"

introduzione

2. Tipi di carboidrati

Conclusione

introduzione

Igiene alimentare - la scienza delle leggi e dei principi dell'organizzazione dell'alimentazione razionale (ottimale) per persone sane e malate. Nel suo quadro, i fondamenti scientifici e attività pratiche sull'ottimizzazione della nutrizione vari gruppi protezione della popolazione e sanitaria delle risorse alimentari, delle materie prime e dei prodotti in tutte le fasi della loro produzione e circolazione.

Aspetti fondamentali dell'igiene alimentare sono legati allo studio processi fisiologici, meccanismi biochimici di digestione, assorbimento del cibo e metabolizzazione cellulare dei nutrienti e di altri componenti prodotti alimentari, così come la nutriogenomica, vale a dire fondamenti della regolazione nutrizionale dell'espressione genica.

L’igiene alimentare, da un lato, determina gli standard bisogni fisiologici V nutrienti ah ed energia, sviluppa requisiti per la qualità dei prodotti alimentari e raccomandazioni per il consumo di vari gruppi di prodotti alimentari a seconda dell'età, della situazione sociale, geografica e fattori ambientali, condizioni dietetiche e nutrizionali e, dall'altro, regola le misure per l'esame sanitario-epidemiologico (igienico) della qualità e della sicurezza dei prodotti alimentari e dei materiali a contatto con essi e per il monitoraggio della conformità delle strutture alimentari nella fase della loro costruzione e durante il funzionamento.

L'igiene alimentare come scienza si sta sviluppando utilizzando una metodologia comune ricerca scientifica nel campo della fisiologia, biochimica, tossicologia, microbiologia, epidemiologia, malattie interne, nonché i nostri approcci e tecniche unici, inclusa la valutazione dello stato nutrizionale, i parametri dello stato nutrizionale e l'adattamento nutrizionale, gli indicatori nutrizionali e valore biologico prodotti.

L'attuale periodo di sviluppo dell'igiene alimentare è associato all'implementazione delle seguenti aree scientifiche e pratiche:

sviluppo dei fondamenti della politica statale in questo campo mangiare sano popolazione della Russia;

ricerca fondamentale sui fondamenti fisiologici e biochimici della nutrizione;

monitoraggio costante dello stato nutrizionale della popolazione russa;

organizzazione della prevenzione delle malattie legate all'alimentazione;

ricerca sulla sicurezza alimentare;

sviluppo di approcci scientifici e metodologici per la valutazione di fonti alimentari non tradizionali e nuove;

sviluppo e miglioramento fondamenti scientifici e pratiche di nutrizione infantile, dietetica e preventiva;

fondatezza scientifica e attuazione pratica del sistema di adattamento nutrizionale nelle moderne condizioni ambientali;

attuazione diffusa di programmi e progetti educativi e di sensibilizzazione sia nel sistema formazione professionale e dell’istruzione, e nella società nel suo complesso.

Attualmente, per la terza volta negli ultimi 100 anni, l’igiene alimentare sta acquisendo un forte carattere pubblico, garantendo lo sviluppo degli approcci governativi nel campo della nutrizione.

La nutrizione è una delle i fattori più importanti, determinando la salute della popolazione. Nutrizione appropriata assicura la crescita e lo sviluppo normali dei bambini, promuove la prevenzione delle malattie, prolunga la vita delle persone, aumenta la loro efficienza e crea le condizioni per il loro adeguato adattamento all'ambiente.

Tuttavia, dentro ultimo decennio Lo stato di salute della popolazione è caratterizzato da trend negativi. L'aspettativa di vita della popolazione in Russia è significativamente inferiore rispetto alla maggior parte dei paesi paesi sviluppati. Aumento dell’incidenza di malattie cardiovascolari, oncologiche e altre malattie croniche malattie non trasmissibili in una certa misura legati alla nutrizione. È stato riscontrato che la maggior parte della popolazione russa soffre di disturbi Nutrizione corretta, causato sia dal consumo insufficiente di nutrienti, principalmente vitamine, macro e microelementi (calcio, iodio, ferro, fluoro, zinco, ecc.), proteine ​​complete, sia dal loro rapporto irrazionale.

Uno di elementi importanti sono carboidrati. Servono come principale fonte di energia. L'organismo riceve oltre il 56% dell'energia dai carboidrati, il resto dalle proteine ​​e dai grassi.

Il mondo dei carboidrati ci sembra molto ambiguo. A volte vengono accusati di esserne responsabili i carboidrati peso in eccesso. E a volte, al contrario, dicono che i carboidrati lo sono fonte ideale energia per il corpo.

1. Carboidrati e loro importanza nell'alimentazione

Il termine “carboidrati” fu proposto per la prima volta dal professore dell’Università di Dorpat (ora Tartu) K.G. Schmidt nel 1844. A quel tempo si presumeva che tutti i carboidrati avessero la formula generale Cm (H2O) n, cioè carboidrati + acqua. Da qui il nome "carboidrati". Successivamente si è scoperto che un certo numero di composti, che nelle loro proprietà appartengono alla classe dei carboidrati, contengono idrogeno e ossigeno in una proporzione leggermente diversa da quella indicata nella formula generale.

Nel 1927, la Commissione internazionale per la riforma della nomenclatura chimica propose di sostituire il termine “carboidrati” con il termine “glicidi”, ma il vecchio nome “carboidrati” ha messo radici ed è generalmente accettato.

I carboidrati si formano nelle piante durante la fotosintesi ed entrano nel corpo principalmente con prodotti vegetali. Tuttavia, vengono aggiunti i carboidrati, che sono spesso rappresentati dal saccarosio (o da miscele di altri zuccheri). industrialmente e poi introdotti nelle formulazioni alimentari.

La quantità di carboidrati necessaria per una persona è determinata dal loro ruolo principale nel fornire energia al corpo e dall'indesiderabilità della sintesi del glucosio dai grassi (e ancor più dalle proteine) e dipende direttamente dal consumo di energia. Il fabbisogno medio di carboidrati per coloro che non sono impegnati in lavori fisici pesanti è di 400-500 g al giorno.

La capacità dei carboidrati di essere una fonte di energia altamente efficiente è alla base della loro azione di risparmio proteico. Se assunto con il cibo quantità sufficiente I carboidrati e gli aminoacidi vengono utilizzati solo in piccola parte nel corpo come materiale energetico. Sebbene i carboidrati non siano fattori nutrizionali essenziali e possano essere formati nel corpo da aminoacidi e glicerolo, la quantità minima di carboidrati razione giornaliera non deve essere inferiore a 50 - 60 g.

Porta ad un'ulteriore riduzione della quantità di carboidrati violazioni improvvise processi metabolici. Il consumo eccessivo di carboidrati porta all’obesità. Quando quantità significative di zuccheri vengono assunte dagli alimenti, non possono essere completamente immagazzinate come glicogeno e il loro eccesso viene convertito in trigliceridi, favorendo un maggiore sviluppo del tessuto adiposo. Contenuto aumentato L'insulina nel sangue aiuta ad accelerare questo processo, poiché l'insulina ha un potente effetto stimolante sulla deposizione di grasso.

Quando si creano razioni alimentari, è estremamente importante non solo soddisfare i bisogni umani quantità richiesta carboidrati, ma anche per scegliere il rapporto ottimale qualitativamente vari tipi carboidrati. È molto importante considerare il rapporto nella dieta tra carboidrati facilmente digeribili (zuccheri) e quelli ad assorbimento lento (amido, glicogeno).

A differenza degli zuccheri, l’amido e il glicogeno vengono scomposti lentamente nell’intestino. Allo stesso tempo, il contenuto di zucchero nel sangue aumenta gradualmente. A questo proposito è consigliabile soddisfare il fabbisogno di carboidrati principalmente attraverso carboidrati ad assorbimento lento. Dovrebbero rappresentare l'80-90% della quantità totale di carboidrati consumati. Limitare i carboidrati facilmente digeribili è di particolare importanza per coloro che soffrono di aterosclerosi, malattie cardiovascolari, diabete e obesità.

I carboidrati sono i principali elementi trasportatori di energia nell’alimentazione umana, fornendo il 50-70% del totale valore dell'energia dieta.

Insieme al principale funzione energetica i carboidrati partecipano al metabolismo plastico. I carboidrati hanno un effetto anti-chetogenico stimolando l'ossidazione dell'acetil coenzima A, che si forma durante l'ossidazione acidi grassi. La principale fonte di carboidrati nell'alimentazione umana è cibo vegetale, e solo il lattosio e il glicogeno si trovano nei prodotti animali.

La funzione principale dei carboidrati è fornire energia per tutti i processi del corpo. Le cellule sono in grado di ottenere energia dai carboidrati, come durante la loro ossidazione, ad es. "combustione" e in condizioni anaerobiche (senza ossigeno). Come risultato della metabolizzazione di 1 g di carboidrati, il corpo riceve energia equivalente a 4 kcal. Il metabolismo dei carboidrati è strettamente correlato al metabolismo dei grassi e delle proteine, che garantisce le loro reciproche trasformazioni. Con una moderata carenza di carboidrati nella dieta, i grassi immagazzinati e con una carenza profonda (meno di 50 g/giorno) e gli aminoacidi (sia liberi che provenienti dalle proteine ​​muscolari) sono coinvolti nel processo di gluconeogenesi, portando alla produzione necessario per il corpo energia. Il dolore muscolare dopo un duro lavoro è il risultato dell'azione dell'acido lattico sulle cellule, che si forma durante la scomposizione anaerobica dei carboidrati, quando è necessario garantire il lavoro cellule muscolari non c'è abbastanza ossigeno fornito al sangue.

Spesso, una forte restrizione dei carboidrati nella dieta porta a significativi disturbi metabolici. Il metabolismo delle proteine ​​è particolarmente interessato. In caso di carenza di carboidrati, le proteine ​​vengono utilizzate per altri scopi: diventano una fonte di energia e partecipano ad alcune importanti attività reazioni chimiche. Porta a istruzione avanzata sostanze azotate e, di conseguenza, aumento del carico sui reni, disturbi metabolismo del sale e altre conseguenze dannose per la salute.

Quando c'è una carenza di carboidrati nel cibo, il corpo utilizza non solo le proteine, ma anche i grassi per sintetizzare energia. Con una maggiore scomposizione dei grassi, possono verificarsi disturbi processi metabolici, associato alla formazione accelerata di chetoni (l'acetone, noto a tutti, appartiene a questa classe di sostanze) e al loro accumulo nell'organismo. L’eccessiva formazione di chetoni dovuta alla maggiore ossidazione dei grassi e parzialmente delle proteine ​​può portare all’“acidificazione” ambiente interno corpo e avvelenamento del tessuto cerebrale fino allo sviluppo di coma acidotico con perdita di coscienza. Con un apporto sufficiente di carboidrati dal cibo, le proteine ​​vengono utilizzate principalmente per il metabolismo plastico e non per la produzione di energia. Pertanto, i carboidrati sono necessari per l'uso razionale delle proteine. Sono inoltre in grado di stimolare l'ossidazione dei prodotti intermedi del metabolismo degli acidi grassi.

Questo, tuttavia, non esaurisce il ruolo dei carboidrati. Sono parte integrale molecole di alcuni aminoacidi, partecipano alla costruzione di enzimi, alla formazione di acidi nucleici, sono precursori per la formazione di grassi, immunoglobuline, che svolgono un ruolo importante nel sistema immunitario, e glicoproteine ​​- complessi di carboidrati e proteine ​​che sono il componenti più importanti delle membrane cellulari. Gli acidi ialuronici e altri mucopolisaccaridi formano uno strato protettivo tra tutte le cellule che compongono il corpo.

L'interesse per i carboidrati è stato limitato dall'estrema complessità della loro struttura. A differenza dei monomeri degli acidi nucleici (nucleotidi) e delle proteine ​​(amminoacidi), che possono legarsi insieme solo in un modo specifico, le unità monosaccaridiche negli oligosaccaridi e nei polisaccaridi possono legarsi insieme in diversi modi in molte posizioni diverse.

Dalla seconda metà del 20° secolo. sta succedendo sviluppo rapido chimica e biochimica dei carboidrati, per il loro importante significato biologico.

I carboidrati, insieme alle proteine ​​e ai lipidi, sono i composti chimici più importanti che compongono gli organismi viventi. Negli esseri umani e negli animali, i carboidrati servono funzioni importanti: energia ( vista principale combustibile cellulare), strutturale (un componente obbligatorio della maggior parte delle strutture intracellulari) e protettivo (partecipazione dei componenti carboidratici delle immunoglobuline al mantenimento dell'immunità).

I carboidrati (ribosio, desossiribosio) vengono utilizzati per la sintesi degli acidi nucleici; sono componenti integrali dei coenzimi nucleotidici, che svolgono un ruolo estremamente importante nel metabolismo degli esseri viventi. Recentemente, i biopolimeri misti contenenti carboidrati hanno attirato sempre più attenzione: glicopeptidi e glicoproteine, glicolipidi e lipopolisaccaridi, glicolipoproteine, ecc. Queste sostanze svolgono funzioni complesse e importanti nell'organismo.

Quindi, lo evidenzierò Bsignificato biologico dei carboidrati:

• I carboidrati svolgono una funzione plastica, cioè partecipano alla costruzione di ossa, cellule ed enzimi. Costituiscono il 2-3% del peso.
• I carboidrati sono la principale materia energetica. Quando 1 grammo di carboidrati viene ossidato, vengono rilasciati 4,1 kcal di energia e 0,4 g di acqua.
• Il sangue contiene 100-110 mg di glucosio. Dipende dalla concentrazione di glucosio pressione osmotica sangue.
• I pentosi (ribosio e desossiribosio) sono coinvolti nella costruzione dell'ATP.
• I carboidrati svolgono un ruolo protettivo nelle piante.

2. Tipi di carboidrati

Esistono due gruppi principali di carboidrati: semplici e complessi. I carboidrati semplici includono glucosio, fruttosio, galattosio, saccarosio, lattosio e maltosio. Quelli complessi includono amido, glicogeno, fibre e pectina.

I carboidrati si dividono in monosaccaridi (semplici), oligosaccaridi e polisaccaridi (complessi).

1. Monosaccaridi

• glucosio
• fruttosio
• galattosio
• mannosio

2. Oligosaccaridi

• disaccaridi
• saccarosio (zucchero normale, zucchero di canna o di barbabietola)
• maltosio
• isomaltosio
• lattosio
• lattulosio

3.Polisaccaridi

• destrano
• glicogeno
• amido
• cellulosa
• galattomannani

Monosaccaridi(carboidrati semplici) sono i rappresentanti più semplici dei carboidrati e non si scompongono in composti più semplici durante l'idrolisi. I carboidrati semplici si dissolvono facilmente in acqua e vengono rapidamente assorbiti. Hanno un sapore dolce pronunciato e sono classificati come zuccheri.

A seconda del numero di atomi di carbonio presenti nelle molecole, i monosaccaridi si dividono in triosi, tetrosi, pentosi ed esosi. Per l'uomo i più importanti sono gli esosi (glucosio, fruttosio, galattosio, ecc.) e i pentosi (ribosio, desossiribosio, ecc.).

Quando due molecole di monosaccaridi si combinano si formano i disaccaridi.

Il più importante di tutti i monosaccaridi è il glucosio, poiché è un'unità strutturale (mattone) per costruire la maggior parte dei di- e polisaccaridi alimentari. Il trasporto del glucosio nelle cellule è regolato in molti tessuti dall'ormone pancreatico insulina.

Negli esseri umani, il glucosio in eccesso viene convertito principalmente in glicogeno, l’unico carboidrato di riserva nei tessuti animali. Nel corpo umano contenuto generale il glicogeno è di circa 500 g: questa è la fornitura giornaliera di carboidrati utilizzata in caso di grave carenza nella dieta. La carenza di glicogeno a lungo termine nel fegato porta alla disfunzione degli epatociti e all’infiltrazione di grasso.

Oligosaccaridi- composti più complessi, costituiti da più residui monosaccaridici (da 2 a 10). Si dividono in disaccaridi, trisaccaridi, ecc. I disaccaridi più importanti per l'uomo sono il saccarosio, il maltosio e il lattosio. Gli oligosaccaridi, che comprendono raffinosio, stachiosio, verbascosio, si trovano principalmente nei legumi e nei loro prodotti trasformati, ad esempio nella farina di soia, nonché nei piccole quantità in molte verdure. I frutto-oligosaccaridi si trovano nei cereali (grano, segale), nelle verdure (cipolle, aglio, carciofi, asparagi, rabarbaro, cicoria), così come nelle banane e nel miele.

Del gruppo degli oligosaccaridi fanno parte anche le maltodestrine, che sono i principali componenti degli sciroppi e delle melasse prodotti industrialmente a partire da materie prime polisaccaridiche. Uno dei rappresentanti degli oligosaccaridi è il lattulosio, che si forma dal lattosio durante il trattamento termico del latte, ad esempio durante la produzione di latte cotto e sterilizzato.

Gli oligosaccaridi non vengono praticamente scomposti intestino tenue esseri umani a causa della mancanza di enzimi appropriati. Per questo hanno delle proprietà fibra alimentare. Alcuni oligosaccaridi svolgono un ruolo essenziale nella vita microflora normale colon, che consente loro di essere classificati come prebiotici - sostanze che vengono parzialmente fermentate da alcuni microrganismi intestinali e garantiscono il mantenimento della normale microbiocenosi intestinale.

Polisaccaridi- composti polimerici ad alto peso molecolare formati da un gran numero di monomeri, che sono residui monosaccaridici. I polisaccaridi sono divisi in digeribili e indigeribili nel tratto gastrointestinale umano. Il primo sottogruppo comprende amido e glicogeno, il secondo comprende vari composti, di cui i più importanti per l'uomo sono la cellulosa (fibra), l'emicellulosa e le sostanze pectiniche.

Oligo- e polisaccaridi sono combinati con il termine " carboidrati complessi". I mono- e i disaccaridi hanno un sapore dolce, motivo per cui sono anche chiamati "zuccheri". I polisaccaridi non hanno un sapore dolce. La dolcezza del saccarosio è diversa. Se la dolcezza di una soluzione di saccarosio viene presa al 100%, quindi la dolcezza delle soluzioni equimolari di altri zuccheri sarà: fruttosio - 173%, glucosio - 81%, maltosio e galattosio - 32% e lattosio - 16%.

Il principale polisaccaride digeribile è l'amido, la base alimentare di cereali, legumi e patate. Rappresenta fino all’80% dei carboidrati consumati negli alimenti. È un polimero complesso costituito da due frazioni: amilosio - un polimero lineare e amilopectina - un polimero ramificato. È il rapporto tra queste due frazioni in varie fonti grezze di amido che determina le sue varie caratteristiche fisico-chimiche e tecnologiche, in particolare la solubilità in acqua a diverse temperature. La fonte dell'amido è prodotti erboristici, principalmente cereali: cereali, farina, pane e patate.

Per facilitare l'assorbimento dell'amido da parte dell'organismo, il prodotto che lo contiene deve essere sottoposto a trattamento termico. In questo caso, la pasta di amido si forma in forma esplicita, ad esempio gelatina, o in forma latente come parte di una composizione alimentare: porridge, pane, pasta, piatti a base di legumi. I polisaccaridi dell'amido che entrano nel corpo con il cibo sono sottoposti a sequenziamento, a partire da cavità orale, fermentazione a maltodestrine, maltosio e glucosio, seguita da un assorbimento quasi completo.

Il secondo polisaccaride digeribile è glicogeno. Il suo valore nutrizionale piccolo: non più di 10-15 g di glicogeno provengono dalla dieta come fegato, carne e pesce. Quando la carne matura, il glicogeno viene convertito in acido lattico.

Alcuni carboidrati complessi (fibre, cellulosa, ecc.) non vengono affatto digeriti nel corpo umano. Tuttavia, questo componente necessaria nutrizione: stimolano la motilità intestinale, la forma feci, aiutando così a rimuovere le tossine e purificare il corpo. Inoltre, sebbene la fibra non venga digerita dall’uomo, funge da fonte di nutrimento per la benefica microflora intestinale.

Conclusione

L’importanza dei carboidrati nell’alimentazione umana è molto alta. Costituiscono la fonte di energia più importante, fornendo fino al 50-70% dell’apporto calorico totale.

La capacità dei carboidrati di essere una fonte energetica altamente efficiente è alla base della loro azione di “risparmio proteico”. Anche se i carboidrati non rientrano tra i fattori nutrizionali essenziali e possono essere formati nell'organismo a partire da aminoacidi e glicerolo, la quantità minima di carboidrati nella dieta quotidiana non deve essere inferiore a 50-60 g.

Numerose malattie sono strettamente associate ai disturbi del metabolismo dei carboidrati: diabete, galattosemia, disturbi nel sistema di deposito del glicogeno, intolleranza al latte, ecc. È bene precisare che nell'organismo umano e animale i carboidrati sono presenti in quantità minori (non più del 2% del peso corporeo secco) rispetto alle proteine ​​e ai lipidi; V organismi vegetali A causa della cellulosa, i carboidrati rappresentano fino all'80% della massa secca, quindi, in generale, nella biosfera ci sono più carboidrati di tutti gli altri composti organici messi insieme.

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Carboidrati, o zuccheri, - questi sono composti organici che contengono contemporaneamente in una molecola gruppi carbonilici (aldeidi o chetoni) e diversi gruppi idrossilici (alcol).. In altre parole, i carboidrati sono alcoli aldeidici (poliossialdeidi) o alcoli chetonici (poliossichetoni). I carboidrati sono parte integrante delle cellule e dei tessuti di tutti gli organismi viventi, rappresentanti del mondo vegetale e animale, costituendo (in peso) la parte principale materia organica per terra. La fonte di carboidrati per tutti gli organismi viventi è processo di fotosintesi, effettuate dalle piante. I carboidrati svolgono un ruolo estremamente importante nella natura vivente e sono le sostanze più comuni flora, che rappresentano fino all'80% della massa secca delle piante. Importante i carboidrati sono utili anche per l'industria, poiché sono ampiamente utilizzati nel legno nell'edilizia, nella produzione di carta, nei mobili e in altri beni.

Funzioni principali :

• Energia. Quando i carboidrati vengono scomposti, l’energia rilasciata viene dissipata sotto forma di calore o immagazzinata nelle molecole di ATP. I carboidrati forniscono circa il 50-60% del consumo energetico giornaliero del corpo e fino al 70% durante l’attività di resistenza muscolare.
• Plastica. I carboidrati (ribosio, desossiribosio) vengono utilizzati per costruire ATP, ADP e altri nucleotidi, nonché acidi nucleici. Fanno parte di alcuni enzimi. I singoli carboidrati lo sono componenti strutturali membrane cellulariI carboidrati si accumulano (immagazzinano) nei muscoli scheletrici, nel fegato e in altri tessuti sotto forma di glicogeno.
• Specifica. Alcuni carboidrati sono coinvolti nel garantire la specificità dei gruppi sanguigni e svolgono il ruolo di anticoagulanti ( provocando la coagulazione), essendo recettori per una catena di ormoni o sostanze farmacologiche, fornendo un effetto antitumorale.
• Protettivo. I carboidrati complessi fanno parte del sistema immunitario; i mucopolisaccaridi si trovano nelle sostanze mucose che ricoprono la superficie dei vasi del naso, dei bronchi, del tratto digestivo e del tratto genito-urinario e proteggono dalla penetrazione di batteri e virus, nonché dai danni meccanici.
• Normativa. La fibra nel cibo non è suscettibile alla disgregazione nell'intestino, ma attiva la peristalsi tratto intestinale, enzimi utilizzati in tratto digerente, migliorando la digestione e l'assorbimento dei nutrienti.

Classificazione dei carboidrati . Tutti i carboidrati possono essere divisi in due grandi gruppi:

• carboidrati semplici (monosaccaridi o monosaccaridi),
• carboidrati complessi (polisaccaridi o poliosi).

Carboidrati semplici non subiscono idrolisi per formare altri carboidrati, anche più semplici. Quando le molecole di monosaccaridi vengono distrutte, si possono ottenere solo molecole di altre classi composti chimici. A seconda del numero di atomi di carbonio nella molecola, si distinguono tetrosi (quattro atomi), pentosi (cinque atomi), esosi (sei atomi), ecc. Se i monosaccaridi contengono un gruppo aldeidico, appartengono alla classe degli aldosi (alcoli aldeidici), se contengono un gruppo chetonico, appartengono alla classe dei chetosi (alcoli chetonici).

Carboidrati complessi o polisaccaridi, durante l'idrolisi si scompongono in molecole di carboidrati semplici. I carboidrati complessi, a loro volta, si dividono in:

• oligosaccaridi,
• polisaccaridi.

Oligosaccaridi- Si tratta di carboidrati complessi a basso peso molecolare, solubili in acqua e di sapore dolce. Polisaccaridi- Si tratta di carboidrati ad alto peso molecolare, formati da più di 20 residui monosaccaridi, insolubili in acqua e di sapore non dolce.

Dipendente dalla composizione, i carboidrati complessi possono essere divisi in due gruppi:

• omopolisaccaridi, costituiti da residui dello stesso monosaccaride;
• eteropolisaccaridi, costituiti da residui di vari monosaccaridi.

Monosaccaridi. Formula generale monosaccaridi - SpN2nOp. I nomi dei monosaccaridi sono formati dal numero greco, corrispondente al numero di atomi di carbonio in una determinata molecola, e dalla desinenza -osio. Più spesso presenti in natura sono i monosaccaridi con cinque e sei atomi di carbonio: pentosi ed esosi. A seconda della natura del gruppo carbonilico compreso nei monosaccaridi (aldeide o chetone), i monosaccaridi si dividono in:

• aldosi (alcoli aldeidici),
• chetosi (alcoli chetonici).

Gli esosi più comuni sono il glucosio (zucchero d'uva) e il fruttosio (zucchero della frutta). Il glucosio è un rappresentante degli aldosi e il fruttosio è un rappresentante dei chetosi. Glucosio e fruttosio lo sono isomeri, cioè. hanno la stessa composizione atomica e la loro formula molecolare è la stessa (C6H12O6). Tuttavia, la struttura spaziale delle loro molecole differisce:
CH2OH-CHON-CHON-CHON-CHON-CHO Glucosio (aldoesoso)

CH2OH-CHON-CHON-CHON-CO-CH2OH Fruttosio (chetoesoso).

E. Fisher si sviluppò formule spaziali intitolato a lui. In queste formule gli atomi di carbonio vengono numerati a partire dall'estremità della catena alla quale il gruppo carbonilico è più vicino. In particolare negli aldosi il primo numero è assegnato al carbonio del gruppo aldeidico.
Tuttavia, i monosaccaridi esistono non solo nella forma forme aperte, ma anche sotto forma di cicli. Queste due forme - a catena e ciclica - sono tautomeriche e sono capaci di trasformarsi spontaneamente l'una nell'altra soluzione acquosa. Rappresentanti dei monosaccaridi:

• Il D-ribosio è un componente dell'RNA e dei coenzimi di natura nucleotidica.
• D-glucosio (zucchero d'uva) - cristallino materia bianca, altamente solubile in acqua, il punto di fusione è 146°C. I polimeri del glucosio sono principalmente
• Il D-galattosio è una sostanza cristallina, componente zucchero del latte, componente essenziale razione alimentare. Si scioglie abbastanza bene in acqua, ha un sapore dolce e ha un punto di fusione di 165°C. Insieme al D-mannosio, questo monosaccaride fa parte di molti glicolipidi e glicoproteine.
• Il D-mannosio è una sostanza cristallina, di sapore dolce, altamente solubile in acqua, il punto di fusione è 132°C. Si presenta in natura sotto forma di polisaccaridi - mannani, dai quali può essere ottenuto mediante idrolisi.
• Il D-fruttosio (zucchero della frutta) è una sostanza cristallina, il punto di fusione è 132°C. È altamente solubile in acqua, di sapore dolce, la dolcezza è doppia rispetto a quella del saccarosio. Si trova in forma libera nei succhi di frutta (zucchero della frutta) e nel miele. Il fruttosio è presente in forma legata nel saccarosio e nei polisaccaridi vegetali (ad esempio l'inulina).

L'ossidazione degli aldosi produce tre classi di acidi: aldonico, aldarico e alduronico.

Il più importante polisaccaridi sono i seguenti:

• Cellulosa- un polisaccaride lineare costituito da diverse catene parallele diritte collegate da legami idrogeno. Ciascuna catena è formata da residui di β-D-glucosio. Questa struttura impedisce la penetrazione dell'acqua ed è molto resistente, il che garantisce la stabilità delle membrane cellulari vegetali, che contengono il 26-40% di cellulosa. La cellulosa funge da cibo per molti animali, batteri e funghi. Tuttavia, la maggior parte degli animali, compreso l’uomo, non riesce a digerire la cellulosa perché nel loro tratto gastrointestinale manca l’enzima cellulasi, che scompone la cellulosa in glucosio. Allo stesso tempo, le fibre di cellulosa svolgono un ruolo importante nella nutrizione, poiché conferiscono volume e consistenza grossolana al cibo e stimolano la motilità intestinale.
• Amido e glicogeno. Questi polisaccaridi rappresentano le principali forme di stoccaggio del glucosio nelle piante (amido), negli animali, nell'uomo e nei funghi (glicogeno). Quando vengono idrolizzati, negli organismi si forma il glucosio, necessario per i processi vitali.
• Chitina formato da molecole di β-glucosio, in cui il gruppo alcolico del secondo atomo di carbonio è sostituito dal gruppo contenente azoto NHCOCH3. Le sue lunghe catene parallele, come le catene di cellulosa, sono raccolte in fasci. La chitina è il principale elemento strutturale del tegumento degli artropodi e pareti cellulari funghi