Перечислите функции углеводов какие клетки наиболее богаты углеводами: Перечислите функции углеводов. Какие клетки наиболее богаты углеводами?

Проверочная работа по теме: « Цитология»

Категория: Биология.

Проверочная работа по теме: « Цитология»

Авторская методика фиксации и оценивания учебных достижений по общей биологии Петух А. С.

В№1

1.Какие химические элементы составляют большую часть клетки?

2. Перечислите функции углеводов. Какие клетки наиболее богаты углеводами?

3. В каких структурах клетки осуществляется синтез АТФ?

4. Перечислите органоиды цитоплазмы эукариотической клетки.

5. Что происходит в период интерфазы клетки?

В №2

1. Что такое микроэлементы? Приведите примеры и охарактеризуйте их биологическое значение.

2. Что такое липиды?

3. Опишите известные вам типы питания организмов.

4. Что такое жизненный цикл клетки?

5. Назовите фазы митоза.

В №3

1. Каковы особенности пространственной организации молекулы воды, обуславливающие её биологическое значение?

2. Какие функции выполняют липиды? В каких клетках и тканях их особенно много?

3. Какие организмы называются автотрофными?

4. Что такое кариотип?

5. Опишите процессы, происходящие в профазе.

В. №4

1. Какие минеральные соли входят в состав живых организмов?

2. Какие типы нуклеиновых кислот вы знаете?

3.Почему в результате фотосинтеза у зелёных растений в атмосферу выделяется свободный кислород?

4. Какие хромосомы называются гомологичными?

5. Опишите процессы, происходящие в метафазе.

В. №5

1. Какие вещества обуславливают буферные свойства клетки?

2. Дайте определение ассимиляции

3. Что такое хемосинтез?

4. Какой набор хромосом имеют соматические и половые клетки?

5. Опишите процессы, происходящие в метафазе.

В. №6

1. Какие органические вещества входят в состав клетки?

2. Назовите основные свойства генетического кода.

3. Какие организмы называются гетеротрофными? Приведите примеры.

4. Что такое ядрышко?

5. Опишите процессы, происходящие в телофазе.

В. 7

1. Из каких простых органических соединений состоят белки?

2. Что такое комплементарность?

3. Чем отличаются прокариоты от эукариот?

4. Опишите строение ядра эукариотической клетки.

5. В чём биологический смысл митоза?

В. №8

1. Что такое пептиды?

2. Где синтезируются рибонуклеиновые кислоты?

3. Какие организмы относятся к прокариотам?

4. В чём отличие в строении растительной клетки?

5. Кому принадлежит термин клетка7

В. №9

1. Перечислите функции белков.

2. Где происходит синтез белка?

3. Опишите строение бактериальной клетки.

4. Какие органоиды клетки имеют мембранное строение?

5. Какой учёный открыл в клетке ядро?

В. №10

1. Назовите известные вам углеводы.

2. Что такое диссимиляция? Перечислите её этапы.

3. Как размножаются бактерии?

4. Какие органоиды клетки находятся в цитоплазме?

5. Кто автор клеточной теории?

В. №11

1. Какой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?

2. В чём заключаетя роль АТФ в обмене веществ в клетке?

3. В чём сущность и биологический смысл процесса спорообразования у бактерий?

4. Что такое цитоплазма?

5. Изложите основные положения клеточной теории

С. А. Хусанов, МАОУ-СОШ № 19, Балаково, Саратовская область

Метки: Биология

Каковы функции углеводов в клетке?

Для нормального функционирования человеческому организму необходимы фундаментальные вещества, из которых и строятся все структурные части клетки, ткани и вообще весь организм. Это такие соединения, как:

• белки;
• липиды;
• углеводы;
• нуклеиновые кислоты.

Все они очень важны. Нельзя выделить среди них более или менее значимые, ведь недостаток любого ведет организм к неминуемой гибели. Рассмотрим, что представляют собой такие соединения, как углеводы, и какую роль играют они в клетке.

Общее понятие об углеводах

С точки зрения химии углеводами называются сложные кислородсодержащие органические соединения, состав которых выражается общей формулой C_n(H₂O)_m. При этом индексы должны быть либо равны, либо больше четырех.

Из каких простых органических соединений состоят белки?…

Белки играют важную роль в работе организма человека. Из чего они состоят, каковы их структура и…

Общее содержание углеводов в клетках живых организмов неодинаково. Так, растительные содержат их около 80%, тогда как животные — всего 2-3%. Сами по себе данные молекулы не зря получили такое название. Ведь оно как раз и отражает их атомарный состав: атомы углерода и молекулы воды, соединенные определенным образом.

Функции углеводов в клетке схожи для растений, животных и человека. Какие они, рассмотрим ниже. Кроме того, сами по себе данные соединения очень различны. Существует целая классификация, которая объединяет их все в одну группу и делит при этом на разные ветви в зависимости от строения и состава.

Химическое строение и свойства

Каково же строение молекул этого класса? Ведь именно это и будет определять, каковы функции углеводов в клетке, какую роль они будут играть в ней. С химической точки зрения все рассматриваемые вещества — это альдегидоспирты. В состав их молекулы входит альдегидная группировка -СОН, а также спиртовые функциональные группы -ОН.

Запасной углевод растений, его роль в процессе…

Органическая жизнь в процессе эволюции адаптировалась к возможным колебаниям условий жизни. Именно…

Существует несколько вариантов формул, с помощью которых можно изобразить строение углевода.

1. Молекулярная — отражает качественный и количественный состав соединения, но не показывает связи между атомами и не говорит о строении и свойствах.
2. Структурная. Полная или сокращенная, отражает порядок соединения атомов в молекуле, поэтому по ней можно спрогнозировать свойства.
3. Проекционные формулы Фишера. Сочетание горизонтальных и вертикальных линий, пересечение которых совпадает с количеством стереоцентральных атомов углерода. При этом атом альдегидной группы показывается отдельно.
4. Формулы Хеуорса. Используются для написания циклической структуры сахаров, как простых, так и сложных.

Глядя на последние две формулы, можно спрогнозировать функции углеводов в клетке. Ведь станут понятны их свойства, а отсюда и роль.

Химические свойства, которые проявляют сахара, объясняются наличием двух разных функциональных групп. Так, например, как и спирты многоатомные, углеводы способны давать качественную реакцию со свежеосажденным гидроксидом меди (II), а как альдегиды, окисляются до глюконовой кислоты в результате реакции серебряного зеркала.

Классификация углеводов

Так как рассматриваемых молекул большое разнообразие, то химиками была создана единая классификация, которая объединяет все схожие соединения в определенные группы. Так, выделяют следующие типы сахаров.

Гликогены. Что это такое? Давайте узнаем!

Гликоген является сложным, комплексным углеводом, который в процессе гликогенеза образуется из…

1. Простые, или моносахариды. Содержат одну субъединицу в составе. Среди них выделяют пентозы, гексозы, гептозы и прочие. Самые важные и распространенные — рибоза, галактоза, глюкоза и фруктоза.
2. Сложные. Состоят из нескольких субъединиц. Дисахариды — из двух, олигосахариды — от 2 до 10, полисахариды — больше 10. Самые важные среди них: сахароза, мальтоза, лактоза, крахмал, целлюлоза, гликоген и прочие.

Функции углеводов в клетке и организме очень важны, поэтому значение имеют все перечисленные варианты молекул. Для каждой из них отводится своя роль. Какие же это функции, рассмотрим ниже.

Функции углеводов в клетке

Их несколько. Однако существуют те, которые можно назвать основными, определяющими, и есть второстепенные. Чтобы лучше разобраться в данном вопросе, следует все их перечислить более структурировано и понятно. Так мы выясним функции углеводов в клетке. Таблица, приведенная ниже, нам в этом поможет.

Очевидно, что переоценить значение рассматриваемых веществ сложно, так как именно они лежат в основе многих жизненно важных процессов. Рассмотрим некоторые функции углеводов в клетке более подробно.

Энергетическая функция

Одна из самых важных. Никакие продукты питания, потребляемые человеком, не способны дать ему такое количество килокалорий, как углеводы. Ведь именно 1 грамм данных веществ расщепляется с высвобождением 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой выход способен обеспечить энергией работу всего организма.

Поэтому с уверенностью можно сказать, что углеводы в клетке выполняют функции поставщиков или источников силы, энергии, возможности к существованию, к осуществлению любого вида деятельности.

Давно замечено, что именно сладости, которые являются углеводами по большей части, способны быстро восстановить силы и придать энергии. Это касается не только физических тренировок, нагрузок, но и мыслительной деятельности. Ведь чем больше человек думает, решает, размышляет, учит и прочее, тем больше биохимических процессов происходит в его головном мозге. А для их осуществления нужна энергия. Где ее взять? Ответ простой: углеводы, вернее, продукты, которые их содержат, дадут ее.

Энергетическая функция, которую выполняют рассматриваемые соединения, позволяет не только двигаться и думать. Энергия нужна и на многие другие процессы:

• построения структурных частей клетки;
• газообмена;
• пластического обмена;
• выделения;
• кровообращения и проч.

Все жизненно важные процессы требуют источника энергии для своего существования. Это и обеспечивают для живых существ углеводы.

Пластическая

Другое название данной функции — строительная, или структурная. Оно говорит само за себя. Углеводы принимают активное участие в построении важных макромолекул в организме, таких как:

• ДНК.
• РНК.
• АТФ.
• АДФ и прочие.

Именно благодаря рассматриваемым нами соединениям происходит формирование гликолипидов — одних из важнейших молекул клеточных мембран. Кроме того, из целлюлозы, то есть полисахарида, построена клеточная стенка растений. Она же — основная часть древесины.

Если же говорить о животных, то у членистоногих (ракообразных, пауков, клещей), протистов в состав клеточной мембраны входит хитин — полисахарид. Этот же компонент встречается в клетках грибов.

Таким образом, углеводы в клетке выполняют функции строительного материала и позволяют формироваться многим новым структурам и распадаться старым с высвобождением энергии.

Запасающая

Данная функция очень важна. Не вся энергия, поступающая в организм с пищей, тратится сразу. Часть остается заключенной в молекулах углеводов и откладывается в виде запасных питательных веществ.

У растений это крахмал, или инулин, в клеточной стенке — целлюлоза. У человека и животных — гликоген, или животный жир. Это происходит для того, чтобы всегда был запас энергии на случай голодания организма. Так, например, верблюды запасают жир не только для получения энергии при его расщеплении, а, по большей части, для высвобождения необходимого количества воды.

Защитная функция

Наряду с описанными выше, функции углеводов в клетке живых организмов еще и защитные. В этом легко убедиться, если проанализировать качественный состав смолы и камеди, образующейся в месте ранения структуры дерева. По своей химической природе это моносахариды и их производные.

Такая вязкая жидкость не позволяет посторонним патогенным организмам проникать внутрь дерева и вредить ему. Так получается, что осуществляется выполнение защитной функции углеводов.

Также примером данной функции могут служить такие образования у растений, как шипы, колючки. Это — мертвые клетки, которые состоят преимущественно из целлюлозы. Они защищают растение от поедания животными.

Основная функция углеводов в клетке

Из тех функций, что мы перечислили, безусловно, можно выделить самую главную. Ведь все же задача каждого продукта, содержащего рассматриваемые вещества, — усвоиться, расщепиться и дать организму необходимую для жизни энергию.

Поэтому основная функция углеводов в клетке — энергетическая. Без достаточного количества жизненных сил не сможет нормально протекать ни один процесс, как внутренний, так и наружный (движение, мимика лица и прочее). А больше, чем углеводы, ни одно вещество не может дать энергетический выход. Поэтому мы и обозначаем данную роль как самую важную и значимую.

Продукты, содержащие углеводы

Еще раз обобщим. Функции углеводов в клетке следующие:

• энергетическая;
• структурная;
• запасающая;
• защитная;
• рецепторная;
• теплоизоляционная;
• каталитическая и прочие.

Какие же продукты необходимо употреблять, чтобы организм получал достаточное количество этих веществ каждый день? Небольшой список, в котором собраны только наиболее богатые углеводами продукты, поможет нам в этом разобраться.

1. Растения, клубни которых богаты крахмалом (картофель, топинамбур и другие).
2. Крупы (рис, перловка, гречка, пшено, овес, пшеница и прочие).
3. Хлеб и все хлебобулочные изделия.
4. Тростниковый или свекловичный сахар — это дисахарид в чистом виде.
5. Макароны и все их разновидности.
6. Мед — на 80% состоит из рацемической смеси глюкозы и фруктозы.
7. Сладости — любые кондитерские изделия, которые сладки на вкус, являются источниками углеводов.

Однако злоупотреблять перечисленными продуктами также не стоит, ведь это может привести к излишнему отложению гликогена и, как следствие, ожирению, а также сахарному диабету.

3 Функции углеводов в клетке

Организм в основном использует углеводы в качестве источника энергии.

Изображение предоставлено:
a_namenko/iStock/GettyImages

Существует множество основных питательных веществ, необходимых человеческому организму для нормального функционирования, и углеводы находятся в верхней части списка.

Со всей этой суетой вокруг низкоуглеводных диет вы можете подумать, что углеводы не так уж и важны. Существуют разные типы углеводов, поэтому такие продукты, как картофель, содержат больше питательных веществ, чем печенье, и они имеют решающее значение для функционирования человека.

Видео дня

Вот как углеводы помогают вашим клеткам выполнять свою работу.

Функции углеводов

1. Углеводы производят энергию

Основная функция углеводов связана с производством энергии. Вот почему многие спортсмены придерживаются высокоуглеводной диеты, включающей такие продукты, как сладкий картофель, бананы и сухофрукты.

«В клетках человека роль углеводов заключается в обеспечении энергией», — объясняет зарегистрированный диетолог Кристин Бирн, MPH, RD, LDN. «Процесс расщепления — также называемый метаболизмом — углеводов создает энергию для наших клеток».

Организм превращает углеводы в глюкозу (сахар), которая является основной формой энергии организма. Большинство клеток используют глюкозу, и это особенно важно для мозга.

Когда вы думаете об использовании энергии, вы можете подумать о походе или проведении дня за работой по дому. Но вы тратите энергию даже на самые маленькие задачи, включая основные человеческие функции, такие как дыхание, сокращение мышц и поддержание температуры тела, согласно Университету штата Оклахома.

2. Углеводы способствуют накоплению энергии

Подобно объедкам из ресторана, ваше тело откладывает лишнюю энергию на потом.

Когда углеводы, которые вы едите, превращаются в энергию для использования клетками, в результате образуется глюкоза, согласно Кливлендской клинике. Иногда глюкозы больше, чем нужно организму в данный момент, но она не тратится впустую.

«Для того, чтобы быть использованными в качестве энергии, все типы углеводов в конечном итоге расщепляются и превращаются в глюкозу в нашем организме. Часть этой глюкозы немедленно используется для получения энергии, а остальная ее часть хранится в нашей печени и различных других ткани в виде гликогена», — говорит Бирн.

Согласно Nemours Children’s Health, гликоген используется, когда вам нужен быстрый прилив энергии или когда организм не получает достаточного количества глюкозы из пищи. Это также важно для регулирования уровня сахара в крови.

3. Углеводы защищают белок от расщепления

Употребление достаточного количества углеводов гарантирует, что в организме будет достаточно глюкозы или гликогена в качестве источников энергии, которые можно использовать немедленно или использовать позже.

Если глюкоза и гликоген недоступны, некоторые клетки могут расщеплять жир для получения энергии. Однако другие клетки, такие как мозг, нервы и развивающиеся клетки крови, не могут использовать жир и должны превращаться в белок. По данным Университета штата Оклахома, расщепление белка для получения энергии может привести к потере мышечной массы.

Чтобы предотвратить это, убедитесь, что вы едите достаточно углеводов. Углеводы выполняют белковосберегающую функцию, защищая мышечные ткани. Вам нужны ваши мышцы, чтобы выжить и помочь защитить ваши суставы.

Белок помогает построить мышцы, но вы не хотите полагаться только на белок для получения энергии — это функция углеводов.

Типы углеводов

Проще говоря, два основных типа углеводов включают простые и сложные углеводы.

В вашем рационе есть место и тому, и другому, но сложные углеводы, как правило, являются более богатыми источниками питательных веществ. Простые углеводы также могут иметь негативные последствия для здоровья, например, вызывать быстрое повышение уровня сахара в крови. Чанская школа общественного здравоохранения.

На молекулярном уровне существует три основных типа углеводов:

• ​ Моносахариды: ​ Моносахариды являются простейшей формой углеводов. Они известны как простые сахара. «Моно» означает один, поэтому они представляют собой одну единицу сахара. Примеры включают глюкозу, фруктозу и галактозу.
• ​ Дисахариды: ​ Дисахариды состоят из пары моносахаридов — «ди» означает два. К ним относятся сахароза, лактоза и мальтоза.
• ​ Полисахариды: Полисахариды представляют собой длинные цепи моносахаридов. Их часто называют «сложными углеводами», и они включают крахмал, целлюлозу и гликоген.

Хотя все они обеспечивают клетки энергией, сложные углеводы также содержат больше всего витаминов, минералов и клетчатки. По данным клиники Майо, вам нужно примерно от 225 до 325 граммов углеводов в день. Выбирайте источники, включая фрукты, овощи, зерновые и бобовые (фасоль, чечевица и горох).

Определение углеводов и примеры — Биологический онлайн-словарь

Углеводы
существительное
множественное число: углеводы
[car·bo·Hydrate, kɑːbəʊˈhaɪdɹeɪt]
Определение: любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1 :2:1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n

Содержание

Определение углеводов

Биомолекула относится к любой молекуле, которая производится живыми организмами. Таким образом, большинство из них представляют собой органические молекулы. Четыре основные группы биомолекул включают аминокислоты и белки, углеводы (особенно полисахариды), липиды и нуклеиновые кислоты. Углевод относится к любому из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1:2:1, отсюда и общая формула: C _н (Н ₂ О) _н . Углеводы являются наиболее распространенными среди основных классов биомолекул.

Углеводы (биологическое определение): любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1:2:1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ О) _n . Синонимы: сахарид, углевод.

Характеристики углеводов

Углеводы являются органическими соединениями. Органическое соединение представляет собой соединение, которое, как правило, содержит углерод, ковалентно связанный с другими атомами, особенно углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H). Углеводы являются примером многих типов органических соединений. Его четыре основных составляющих элемента — это углерод, водород, кислород и азот. Большинство из них следуют общей формуле: C _n (H ₂ O) _n , откуда они и получили свое название, углеводов (что означает гидратов углерода ). Это потому, что отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2:1. Однако не все углеводы следуют этой формуле. По сути, они представляют собой органические соединения, которые представляют собой альдегиды или кетоны с добавлением многих гидроксильных групп, обычно на каждом атоме углерода, не входящем в альдегидную или кетоновую функциональную группу.

Углеводы – это биомолекулы, богатые энергией . Они являются одним из основных питательных веществ, необходимых многим живым организмам, потому что они обеспечивают организм источником химической энергии. АТФ — это химическая энергия, вырабатываемая в ходе ряда метаболических процессов при клеточном дыхании. Короче говоря, глюкозу (моносахарид) «сбивают» для извлечения энергии, прежде всего, в виде АТФ. Во-первых, ряд реакций приводит к превращению глюкозы в пируват. Затем он использует пируват, превращая его в ацетил-коэнзим А для окисления посредством ферментативной циклической реакции, называемой 9.0087 Цикл Кребса . Наконец, каскад реакций ( окислительно-восстановительных реакций ) с участием цепи переноса электронов приводит к образованию АТФ (посредством хемиосмоса). ¹ Молекулы глюкозы, используемые в гликолизе, получают из диеты, содержащей углеводы. Сложные углеводы расщепляются на более простые моносахариды, такие как глюкоза, путем осахаривания во время пищеварения.
Углеводы являются одним из основных источников питания животных, в том числе человека. Однако многие другие углеводы находятся в форме волокон. И как клетчатка, она плохо усваивается человеком. Как правило, волокнистые углеводы включают слизи, пектины, камеди и нерастворимые компоненты, такие как лигнин и целлюлоза. Жвачные животные, такие как крупный рогатый скот , овцы , олени и козы способны переваривать растительные материалы, которые иначе неперевариваются человеком. Некоторые симбиотические бактерии (например, Ruminococcus , Fibrobacter , Streptococcus , Escherichia ) обитают в их рубце и могут расщеплять целлюлозные материалы до более простых углеводов для жвачных животных.

Классификация углеводов

Многие углеводы являются полимерами . Полимер — это соединение , состоящее из нескольких повторяющихся звеньев ( мономеров ) или протомеров и полученное полимеризацией . Сахарид является структурной (мономерной) единицей углеводов. Углеводы можно разделить на моносахаридов , дисахаридов , олигосахаридов и полисахаридов на основе количества сахаридных звеньев.
Наиболее фундаментальным типом являются простые сахара, называемые моносахаридами . Эти простые сахара могут соединяться друг с другом, образуя более сложные типы. Примеры: глюкоза , галактоза и фруктоза . Комбинация двух простых сахаров называется дисахаридом . Примерами являются сахароза , мальтоза и лактоза . Углеводы, состоящие из трех-десяти простых сахаров, называются олигосахаридами . Примеры: раффиноза , мальтотриоза и мальтотетраоза . Углеводы, состоящие из нескольких единиц сахаридов, называются полисахаридами . Когда полисахарид состоит из сахаридных звеньев одного типа, его называют гомополисахаридом (или гомогликаном), тогда как полисахарид состоит из более чем одного типа сахарида, его называют гетерополисахаридом (или гетерогликаном). Примерами полисахаридов являются крахмал , целлюлоза и гликоген 9.0088 .
С точки зрения пищевой ценности углеводы подразделяются на две основные пищевые группы: простые и сложные . Простые углеводы — иногда называемые просто «сахарами» — легко усваиваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы — это те, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки уровня сахара в крови.

Функции углеводов

Как отмечалось ранее, одной из основных функций углеводов является обеспечение организмов энергией. Моносахариды, в частности, являются основным источником энергии для метаболизма. Когда они еще не нужны, они превращаются в запасающие энергию полисахариды, такие как крахмал в растениях и гликоген в животных.

В растениях крахмал в изобилии содержится в амилопластах внутри клеток различных органов растений, напр. плоды, семена, корневища и клубни. У животных гликоген запасается в печени и в мышечных клетках.
Кроме того, углеводы также являются важными структурными компонентами.

На клеточном уровне полисахариды (например, целлюлоза ) входят в состав клеточных стенок клеток растений и многих водорослей . Клетки без клеточных стенок более подвержены структурным и механическим повреждениям. У растений клеточная стенка препятствует разрыву клетки в гипотонический раствор.

Осмотическое давление заставляет воду диффундировать в клетку. Клеточная стенка сопротивляется осмотическому давлению и тем самым предотвращает разрыв клетки.

В бактериальных клеточных стенках структурным углеводом является мышиный, тогда как в грибах полисахарид хитин является компонентом клеточной стенки. У некоторых бактерий есть полисахаридная «капсула», которая помогает им избежать обнаружения иммунными клетками. У некоторых животных есть хитиновые экзоскелеты, которые обеспечивают силу и защиту мягкотелым животным.

Нуклеиновые кислоты, такие как РНК и ДНК, содержат сахарный компонент, т.е. рибозу и дезоксирибозу соответственно. Многие другие биологические молекулы также содержат сахарные компоненты, такие как гликопротеины, гликолипиды, протеогликаны, которые, в свою очередь, выполняют жизненно важные функции, т.е. в иммунном ответе, детоксикации, свертывании крови, оплодотворении, биологическом распознавании, и т. д. .

Распространенные биологические реакции с участием углеводов

Ниже приведены некоторые распространенные биологические реакции с участием углеводов.

Фотосинтез

У растений и других фотосинтезирующих автотрофов синтез простых сахаров (например, глюкозы) осуществляется посредством фотосинтеза . В процессе используются углекислый газ, вода, неорганические соли и световая энергия (от солнечного света), улавливаемая светопоглощающими пигментами, такими как хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, для производства молекул глюкозы, воды и кислорода.

Процесс фотосинтеза

Синтез дегидратации

Моносахарид образует углеводы, соединяясь вместе гликозидными связями посредством процесса, называемого синтезом дегидратации . Например, при образовании дисахарида соединение двух моносахаридов приводит к высвобождению воды в качестве побочного продукта. Точно так же полисахариды образуются из длинной цепи моносахаридных звеньев в результате дальнейшего процесса дегидратации. Образующиеся крахмал и гликоген служат энергетически богатыми молекулами. Эти сложные углеводы расщепляются до более простых форм (например, глюкозы), когда организму требуется больше энергии. Этот процесс называется осахариванием.

Осахаривание

Процесс, при котором сложные углеводы расщепляются до более простых форм, таких как глюкоза, называется осахариванием. Это влечет за собой гидролиз . У людей и других высших животных это связано с ферментативным действием. Во рту глюкозосодержащие сложные углеводы расщепляются на более простые формы под действием слюнной амилазы . В тонком кишечнике продолжается переваривание сложных углеводов. Ферменты, такие как мальтаза , лактаза и сахараза расщепляют дисахариды на составляющие моносахариды. Глюкозидазы представляют собой другую группу ферментов, катализирующих удаление терминальной глюкозы из полисахарида, состоящего в основном из длинных цепей глюкозы.

Ассимиляция

Моносахариды из переваренных углеводов всасываются эпителиальными клетками тонкого кишечника. Клетки забирают их из просвета кишечника через симпортная система ионов натрия-глюкозы (через переносчики глюкозы или GluT). GluT — это белки, облегчающие транспорт моносахаридов, таких как глюкоза, в клетку. Затем они высвобождаются в капилляры путем облегченной диффузии . Клетки тканей снова забирают их из кровотока через GluT. Находясь внутри клетки, глюкоза фосфорилируется, чтобы удерживать ее внутри клетки. Таким образом, глюкозо-6-фосфат может использоваться в любом из следующих метаболических путей: (1) гликолиз для синтеза химической энергии, (2) гликогенез, при котором глюкоза доставляется в печень через портальную вену для хранится как сотовый гликоген , или (3) Пентозофосфатный путь образования НАДФН для синтеза липидов и пентоз для синтеза нуклеиновых кислот.

Клеточное дыхание

Глюкоза метаболизируется клеткой в ​​процессе, называемом клеточным дыханием . Основными этапами или процессами клеточного дыхания являются (1) гликолиз, (2) цикл Кребса и (3) окислительное фосфорилирование. На начальном этапе (то есть гликолиз ) серия реакций в цитозоле приводит к превращению моносахарида, часто глюкозы, в пируват и сопутствующему производству относительно небольшого количества высокоэнергетических биомолекул, таких как АТФ. . НАДН, , несущая электроны молекула , также производится. В присутствии достаточного количества кислорода пируват от гликолиза превращается в органическое соединение, которое полностью окисляется внутри митохондрии. Переносчики электронов (например, NADH и FADH ₂ ) перемещают электроны вниз по электрон-транспортной цепи . Ряд окислительно-восстановительных реакций происходит по цепи и завершается конечным акцептором электронов , то есть молекулярным кислородом. Больше АТФ производится через механизм связи посредством хемиосмоса во внутренней митохондриальной мембране.

Только за счет гликолиза чистая АТФ равна двум (от фосфорилирования на уровне субстрата). При окислительном фосфорилировании чистый АТФ составляет около 34. Таким образом, общий чистый АТФ на глюкозу составляет около 36. ² При отсутствии или недостатке кислорода происходит анаэробный катаболизм (например, путем ферментации). Ферментация — это анаэробный процесс, при котором АТФ образуется в результате гликолиза. Однако вместо того, чтобы перемещать электроны по электрон-транспортной цепи, НАДН передает электроны пирувату, восстанавливая НАД9.0151 + , который поддерживает гликолиз. ² Общее количество АТФ, произведенных на глюкозу в результате ферментации, составляет всего около двух.

ПРОЧИТАЙТЕ:  Клеточное дыхание — гликолиз

Глюконеогенез

Глюконеогенез кажется обратным гликолизу в том смысле, что глюкоза превращается в пируват, тогда как при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу. По сути, глюконеогенез представляет собой метаболический процесс, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников, т.е. пируват , лактат , глицерин и глюкогенные аминокислоты . У человека и многих других позвоночных глюконеогенез происходит в основном в клетках печени. Это часто происходит во время голодания, низкоуглеводной диеты или интенсивных физических упражнений. Цитологически процесс начинается в митохондриях и затем заканчивается в просвете эндоплазматического ретикулума. Глюкоза, образующаяся при гидролизе глюкозо-6-фосфата ферментом глюкозо-6-фосфатазой, перемещается из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму.

Гликогенез

Гликогенез представляет собой метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения в основном в клетках печени и мышц в ответ на высокие уровни глюкозы в кровотоке. Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенная глюкоза , превращаются в длинные полимеры для хранения внутри клеток, в основном в печени и мышцах. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза. Таким образом, гликогенез – это напротив процесса гликогенолиза.

Гликогенолиз

Гликогенолиз — это процесс расщепления накопленного в печени гликогена с образованием глюкозы для использования в энергетическом обмене. Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы. Единственная молекула глюкозы отрезается от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может проникать в гликолиз .

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь представляет собой путь метаболизма глюкозы, при котором пятиуглеродные сахара (пентозы) и НАДФН синтезируются в цитозоле. Пентозофосфатный путь служит альтернативным метаболическим путем при распаде глюкозы. У животных он происходит в печени, коре надпочечников, жировой ткани, семенниках и др. Этот путь является основным путем метаболизма нейтрофилов. Таким образом, врожденная недостаточность пути приводит к чувствительности к инфекции. У растений часть пути функционирует при образовании гексоз из углекислого газа при фотосинтезе.

Путь Лелуара (метаболизм галактозы)

В этом метаболическом пути галактоза вступает в гликолиз, сначала фосфорилируясь с помощью фермента галактокиназы , а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат . Галактоза получается из лактозы (молочный сахар, состоящий из молекулы глюкозы и молекулы галактозы).

Фруктозо-1-фосфатный путь

В этом метаболическом пути фруктоза вместо глюкозы участвует в гликолизе. Тем не менее, фруктоза нуждается в дополнительных стадиях до входа в гликолиз. У животных это происходит в мышцах, жировой ткани и почках.

Глюкорегуляция

Правильный метаболизм углеводов необходим для правильного усвоения и катаболизма углеводов в организме. Поддержание постоянного уровня глюкозы в организме называется глюкорегуляцией . Гормоны, такие как инсулин и глюкагон поджелудочной железы, регулируют правильный метаболизм глюкозы. Уровень сахара в крови относится к количеству глюкозы, циркулирующей в организме. При низком уровне глюкозы в крови высвобождается глюкагон. И наоборот, высокий уровень глюкозы в крови стимулирует выброс инсулина. Инсулин регулирует метаболизм углеводов (а также жиров), способствуя поглощению глюкозы из кровотока скелетными мышцами и жировыми тканями для хранения в виде гликогена для последующего использования в гликогенолизе. Глюкагон, в свою очередь, действует, стимулируя выработку сахара. В частности, он заставляет запасенный гликоген в печени превращаться в глюкозу, которая будет высвобождаться в кровоток.
Неправильный углеводный обмен может привести к определенным метаболическим заболеваниям или нарушениям, например. сахарный диабет, непереносимость лактозы, галактоземия, болезнь накопления гликогена и мальабсорбция фруктозы.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы уже узнали об углеводах.

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Что такое углевод?

Богатая энергией биомолекула

Несущая генетическую информацию

Органическое соединение, состоящее из аминокислот

2. Углеводы, состоящие из двух сахаридных единиц

Моносахариды

Дисахариды

Полисахариды

3.