См. вопр. 23

Глюкоза- (C ₆ H ₁₂ O ₆), или виноградный сахар, или декстроза встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, отчего и произошло название этого вида сахара. Является шестиатомным сахаром (гексозой). Глюкозное звено в состав ряда ди- (мальтозы, сахарозы и лактозы) и полисахаридов (целлюлоза, крахмал).

В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала. В природе глюкоза образуется растениями в процессе фотосинтеза.

В организме человека и животных глюкоза является основным и наиболее универсальным источником энергии для обеспечения метаболических процессов. Глюкоза участвует в образовании гликогена, питании тканей мозга, работающих мышц.

25. Дисахариды и полисахариды, характеристика отдельных представителей.

Полисахариды (см. вопр. 23)

Примером полисахарида является:

1. Хитин (C ₈ H ₁₃ NO ₅)_n —природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов. Основной компонент экзоскелета членистоногих и ряда др. беспозвоночных, входит в состав клеточной стенки грибов и бактерий. В естественном виде хитины разных организмов несколько отличаются друг от друга по составу и свойствам. Хитин не растворим в воде, устойчив к разбавленным кислотам, щелочам, спирту и др. органическим растворителям. Растворим в концентрированных растворах некоторых солей (хлорид цинка, соли кальция) и в ионных жидкостях. При нагревании с концентрированными растворами минеральных кислот разрушается (гидролизуется).

2. Гликоген — (C ₆ H ₁₀ O ₅)_n, полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод человека и животных. Гликоген (также иногда называемый животным крахмалом, несмотря на неточность этого термина) является основной формой хранения глюкозы в животных клетках. Откладывается в виде гранул в цитоплазме во многих типах клеток (главным образом печени и мышц). Гликоген образует энергетический резерв, который может быть быстро мобилизован при необходимости восполнить внезапный недостаток глюкозы. В качестве запасного углевода гликоген присутствует также в клетках грибов.

3. Крахмал (C ₆ H ₁₀ O ₅)_n — Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе. Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул. В желудочном тракте человека и животного крахмал поддаётся гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом. Главными источниками крахмала в мире являются: рис, пшеница, кукуруза; различные корнеплоды, в том числе картофель. В пищевой промышленности крахмал используется для получения глюкозы, патоки, этанола, в текстильной — для обработки тканей, в бумажной — в качестве наполнителя.

Дисахариды- органические соединения, одна из основных групп углеводов; являются частным случаем олигосахаридов. Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов, соединённых друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп.

Примером являются:

1. Лактоза C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ — углевод группы дисахаридов, содержится в молоке и молочных продуктах. Молекула лактозы состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы.

Применяют для приготовления питательных сред, например при производстве пенициллина. Используют в качестве вспомогательного вещества (наполнителя) в фармацевтической промышленности.

2. Сахароза C₁₂H₂₂O₁₁, в быту просто сахар — дисахарид из группы олигосахаридов, состоящий из двух моносахаридов — α-глюкозы и β-фруктозы. Сахароза хорошо распространена в природе она встречается во многих фруктах, плодах и ягодах. Особенно велико содержание сахарозы в сахарной свёкле и сахарном тростнике, которые и используются для промышленного производства пищевого сахара. Сахароза имеет высокую растворимость. Иногда сахароза откладывается в качестве запасного питательного вещества. Сахароза, попадая в кишечник, быстро гидролизуется альфа-глюкозидазой тонкой кишки на глюкозу и фруктозу, которые затем всасываются в кровь.

3. Мальтоза C₁₂H₂₂O₁₁ — солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце и нектаре ряда растений. В животном и растительном организмах мальтоза образуется при ферментативном расщеплении крахмала и гликогена. Мальтоза легко усваивается организмом человека. Расщепление мальтозы до двух остатков глюкозы происходит в результате действия фермента a-глюкозидазы, или мальтазы,

26. Производные углеводов.

Пектиновые вещества. Эти вещества являются производными углеводов и входят в состав овощей и плодов. К ним относят протопектин, пектин, пектиновую и пектовую кислоты.
Протопектин входит в состав межклеточных пластин, соединяющих клетки между собой. Его много в незрелых плодах и овощах, при созревании которых протопектин под действием ферментов переходит в пектин, что приводит к размягчению плодов и овощей. При нагревании с водой или с разбавленными кислотами протопектин также переходит в пектин. Этим объясняется размягчение овощей и плодов при УСПЛОВОЙ обработке.
Пектин растворим в воде, находится в клеточном соке плодов и овощей. При кипячении с сахаром (65%) и кислотами (1%) он способен образовывать желе. Это свойство пектина используют в производстве мармелада, желе, джема, варенья, пастилы и др.
Пектиновая и пектовые кислоты образуются из пектина под действием ферментов при перезревании плодов, придавая им кислый вкус.
Пектиновыми веществами богаты яблоки, абрикосы, сливы, алыча, черная смородина. В среднем в них содержится 0,01-2% пектиновых веществ.

27. Анаэробный обмен углеводов.

Главная роль углеводов в клеточном метаболизме состоит в том, что их расщепление на более простые соединения обеспечивает синтез АТФ. Несомненно, что те же процессы протекали и в первых, самых примитивных клетках. Однако в атмосфере, лишенной кислорода, полное окисление углеводов и жиров до CO2 было невозможно. Речь идет о процессах, которые у микроорганизмов называют брожением. Лучше всего изучено сбраживание глюкозы до этилового спирта и CO2 у дрожжей. В ходе 11 последовательных реакций, необходимых для того, чтобы завершилось это превращение, образуются фосфаты. Их фосфатная группа переносится на аденозиндифосфат (АДФ) с образованием АТФ. Чистый выход АТФ составляет 2 молекулы АТФ на каждую молекулу глюкозы, расщепленную в процессе брожения. У млекопитающих, в том числе у человека, такой процесс называется гликолизом и его конечным продуктом является молочная кислота, а не спирт и CO2.

28. Аэробный обмен углеводов.

С появлением в атмосфере кислорода, источником которого послужил, очевидно, фотосинтез растений, в ходе эволюции развился механизм, обеспечивающий полное окисление глюкозы до CO2 и воды, – аэробный процесс, в котором чистый выход АТФ составляет 38 молекул АТФ на каждую окисленную молекулу глюкозы. Этот процесс потребления клетками кислорода для образования богатых энергией соединений известен как клеточное дыхание (аэробное). В отличие от анаэробного процесса, осуществляемого ферментами цитоплазмы, окислительные процессы протекают в митохондриях. В митохондриях пировиноградная кислота – промежуточный продукт, образовавшийся в анаэробной фазе – окисляется до СО2 в шести последовательных реакциях, в каждой из которых пара электронов переносится на кофермент никотинамидадениндинуклеотид (НАД). Эту последовательность реакций называют циклом трикарбоновых кислот, циклом лимонной кислоты или циклом Кребса.

Цикл Кребса: сложный цикл реакций, где в качестве катализаторов выступают ферменты; эти реакции проходят в клетках всех животных и заключаются в разложении ацетата в присутствии кислорода с выделением энергии в виде АТФ (по цепи передачи электронов) и углекислого газа.

В процессе фотосинтеза солнечная энергия запасается в химических связях углеводных молекул, из которых наиболее важную роль играет шестиуглеродный сахар глюкоза.

Весь химический процесс можно коротко описать так:

глюкоза + кислород → углекислый газ + вода + энергия

Когда пировиноградная кислота расщепляется на молекулы углекислого газа и воды с одновременным высвобождением оставшейся энергии, запасенной в углеводной молекуле.

Дыхание происходит в специализированной клеточной органелле — митохондрии. Вначале отщепляется один углеродный атом пировиноградной кислоты. При этом образуется углекислый газ, энергия (она запасается в одной молекуле НАДФ) и двухуглеродная молекула — ацетильная группа. Затем реакционная цепь поступает в метаболический координационный центр клетки — цикл Кребса.

Цикл Кребса принципиально важен для жизни не только потому, что в нем образуется энергия. Помимо глюкозы в него могут вступать многие другие молекулы, также образующие пировиноградную кислоту.

29. Липиды и их химическое строение.

Липиды — широкая группа органических соединений, включающая жирные кислоты.

Жирные кислоты - структурные компоненты различных липидов.Содержатся в форме жиров, масел и восков растительного и животного происхождения. В составе триацилгли-церолов жирные кислоты выполняют функцию депонирования энергии, так как их радикалы содержат богатые энергией СН₂-группы. При окислении СН-связей энергии выделяется больше, чем при окислении углеводов.

Большинство жирных кислот в организме содержат чётное число атомов углерода - от 16 до 20.

В состав природных жиров входят насыщенные (предельные) и ненасыщенные (непредельные) жирные кислоты. Ненасыщенные жирные кислоты могут содержать двойные и тройные связи.

Высокомолекулярные насыщенные кислоты — твердые, большинство ненасыщенных жирных кислот нормального строения — жидкие вещества,

Имеют много изомеров.

· Депонирование — процесс организованного хранения чего-либо.

30. Предельные жирные кислоты.

Предельные жирные кислоты в большом количестве встречаются в составе животных жиров:

Жирная кислота	Молекулярная масса	Температура плавления, °С
Масляная		-7,9
Стеариновая		+69,3
Капроновая		-1,5
Арахиновая		+74,9
Каприловая		+ 16,7
Бегеновая		+79,7
Каприновая		+31,6
Лигноцериновая		+83,9
Миристиновая		+5З,9
Церотиновая		+87,7
Лауриновая		+44,2
Монтановая		+90,4
Пальмитиновая		+62,6
Мелисеиновая		+93,6

Высокомолекулярные насыщенные кислоты (стеариновая, арахиновая, пальмитиновая) обладают твердой консистенцией, низкомолекулярные (масляная, капроновая н др.) - жидкой. От молекулярной массы зависит и температура плавления: чем выше молекулярная масса насыщенных жирных кислот, тем выше температура их плавления.

Разные жиры содержат различные количества жирных кислот, что обусловливает образование эвтектических смесей, т. е. сплавов, обладающих температурой плавленая, как правило, более низкой, чем температура плавления соответствующих компонентов. Наличие в пищевых жирах смесей триглицеридов имеет важное физиологическое значение: они снижают температуру плавления жира и тем самым способствуют его эмульгированию в двенадцатиперстной кишке и лучшему усвоению.

По биологическим свойствам предельные жирные кислоты уступают непредельным. C предельными (насыщенными) жирными кислотами скорее связываются представления об отрицательном их влиянии на жировой обмен, на функцию и состояние печени, а также со способствующей их ролью в развитии атеросклероза. Имеются данные о том, что повышение содержания холестерина в крови в большей степени связано с высококалорийным питанием и одновременным поступлением животных жиров, богатых предельными жирными кислотами.

31. Непредельные жирные кислоты.

Непредельные жирные кислоты широко представлены во всех пищевых жирах, особенно в растительных маслах. Краткая характеристика некоторых из них приведена в табл. 2. Наиболее часто в составе пищевых жиров встречаются непредельные кислоты с одной, двумя и тремя двойными связями. В жире рыб и морских животных могут быть кислоты и с большим числом двойных связей.

Наличие ненасыщенных связей обусловливает выраженную способность непредельных жирных кислот к окислению и реакциям присоединения, сообщая им легкую изменяемость. Из реакций присоединения наибольшее значение имеет присоединение к непредельным жирным кислотам водорода, в результате чего ненасыщенные кислоты переходят в насыщенные с образованием твердых жирных кислот. На этом основана гидрогенизация, или отвердение, жидких жиров, широко применяемая в современном производстве маргарина.

Жирная кислота	Молекулярная масса	Температура плавления, °C
Олеиновая		-14
Линолевая		-7-3
Линоленовая		-11
Клупанодоновая		-12
Окцинолевая		-4-5
Арахидоновая		-4-5

Легкая окисляемость ненасыщенных жирных кислот служит одной из причин накопления окисленных продуктов в жирах, богатых ненасыщенными жирными кислотами, и последующей их порчи.

Типичный представитель жирных кислот с одной двойной связью - олеиновая кислота (С₁₇Н₃₃СООН), которая находится почти во всех животных и растительных жирах. Олеиновая кислота обладает биологической активностью и играет важную роль в нормализации жирового и холестеринового обменов.

32. Жироподобные вещества:фосфолипиды, стериды, стетриты,сфингомиелины и воски.

· Фосфолипиды — сложные липиды, сложные эфиры многоатомных спиртов и высших жирных кислот. Содержат остаток фосфорной кислоты и соединенную с ней добавочную группу атомов различной химической природы.

От входящего в состав многоатомного спирта делим фосфолипиды на три группы:

1. Глицерофосфолипиды (глицерофосфатиды) - содержат остаток глицерина.

Фосфатидилхолины - группа содержащих холин, Также входят в группу лецитинов. Фосфатидилхолины одни из самых распространенных молекул клеточных мембран.

2. Фосфосфинголипиды - содержат остаток сфингозина.

Сфингомиелин — это тип сфинголипида, который находится в клеточной мембране животных. Сфингомиелин представляет собой единственный фосфолипид человека, основа которого не включает глицериновый остаток.

3. Фосфоинозитиды - содержат остаток инозитола.

Фосфатидилинозитол - минорный фосфолипид внутреннего слоя мембран

эукариотических клеток, важный компонент внутриклеточных сигнальных путей.

Фосфолипиды — сложные липиды, в которых содержатся жирные кислоты, фосфорная кислота и дополнительная группа атомов, во многих случаях содержащая азот. Они есть во всех живых клетках. Содержатся в нервной ткани, участвуют в транспорте жиров, жирных кислот и холестерина.

· Стериды- сложные эфиры высших жирных кислот со стеринами, иногда — групповое название стероидов.

· Во́ски — распространённые в растительном и животном мире сложные эфиры высших жирных кислот и высших высокомолекулярных спиртов. Очень устойчивы, нерастворимы в воде, но хорошо растворимы в бензине, хлороформе, эфире. По происхождению воски можно разделить на животные: пчелиный вырабатывается пчёлами…

33. Обмен липидов.

Обмен липидов очень тесно связан с обменом углеводов. Так как их общая цель это энергетические потребности организма.

Ряд гормонов оказывает выраженное влияние на жировой обмен. Сильным жиромобилизирующим действием обладают гормоны мозгового слоя надпочечников — адреналин и норадреналин, поэтому длительная адреналинемия сопровождается уменьшением жирового депо. Соматотропный гормон гипофиза также обладает жиромобилизирующим действием. Аналогично действует тироксин — гормон щитовидной железы, поэтому гиперфункция щитовидной железы сопровождается похуданием.

34. Водорастворимые витамины.

Витамины — группа низкомолекулярных органических соединений относительно простого строения и разнообразной химической природы. Витамины содержатся в пище в очень малых количествах, и поэтому относятся к микронутриентам. Витамины не являются для организма поставщиком энергии и не имеют существенного пластического значения. Однако витаминам отводится важнейшая роль в обмене веществ.

К Водорастворимым относят витамины: С, Р (биофлавониды), В1, В2, В6, РР (В3), В12, фолиевая кислота (В9), пантотеновая кислота (В5).

1. Витамин С- Необходим для образования коллагена – белка, содержащегося в соединительных тканях. Он необходим для здоровья костей, связок и кровеносных сосудов. Другие функции: участие в обмене аминокислот, синтезе некоторых гормонов (адреналина, норадреналина), стимулирует процессы кроветворения, улучшая всасывание железа из кишечника, улучшает защитную функцию печени, что повышает устойчивость к различным токсическим веществам и способствует более быстрому восстановлению организма после физических нагрузок.

2. Витамин Р (биофлавониды)- группа веществ флавоноидной структуры, основные из которых – рутин и кверцетин. Биофлавониды являются усилителями витамина С. В организме витамин С и Р создают биологически активные комплексы – галаскорбин, аскорутин. Биофлавониды обладают антиокислительными свойствами, в частности, предохраняют от окисления аскорбиновую кислоту и адреналин.

3. Витамин В1- В настоящее время к витамину В1, относится группа препаратов, куда, кроме самого тиамина, входят его фосфорилированные формы – кокарбоксилаза и фосфотиамин.

иамин участвует в регуляции углеводного обмена, так как является составной частью ферментов, ускоряющих превращение пировиноградной кислоты в ацетил-КоА – основное промежуточное вещество аэробного окисления углеводов и других веществ. Этот витамин входит также в состав ферментов, участвующих в биосинтезе нуклеиновых кислот, а также ферментов цикла лимонной кислоты, увеличивающих образование АТФ, особенно в нервных клетках.

4. Витамин В6 (Пиридоксин)- Главнейшая функция витамина В6 – участие в обмене аминокислот, необходимых для синтеза всех белковых структур органов и тканей. Витамин оказывает также существенное влияние на обмен жирных кислот. При его недостатке в тканях в первую очередь нарушается белковый и жировой обмен. Пиридоксин необходим для нормальной утилизации в организме человека меди и железа.

5. Пантотеновая кислота- Пантотеновая кислота – органическая кислота, приобретающая в организме человека метаболические функции при превращении в коэнзим А. Входя в состав коэнзима А, пантотеновая кислота играет важную роль в регуляции процессов окисления и ацетилирования. Пантотеновая кислота в виде коэнзима А находится во всех живых клетках. Коэнзим А, осуществляя реакции ацетилирования, участвует в метаболизме липидов, является предшественником холестерина и стероидных гормонов.

35. Жирорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины (А, Е, D, К), в отличие от водорастворимых откладываются в жировых депо человека и не так легко выводятся с мочой, как водорастворимые.

1.Витамин А (Ретиноиды)- Витамин А улучшает зрение в сумерках, а дефицит витамина приводит к "куриной слепоте". Кроме того, ретинол имеет большое значение в нормальной функции кожных покровов и всех слизистых оболочек человека (в том числе слизистых глаз), повышает сопротивляемость всего организма, особенно слизистой дыхательных путей, респираторным инфекциям. Витамин А обеспечивает нормальное функционирование иммунной системы, участвует в формировании костей, необходим для нормальной функции и хорошего состояния кожи, зубов и волос.

2.Бета-каротин и другие каротиноиды - во фруктах содержится до 600 различных видов каротинов, многие из которых ещё недостаточно изучены, и их влияние на здоровье человека не установлено. В продуктах питания обнаружено пять Главных видов каротинов – это альфа-каротин, бета-каротин, бета-криптоксантин, лютеин и ликопин. Действуют как антиоксиданты, защищающие клеточные структуры от разрушения свободными радикалами. Возможно, предотвращают окисление холестерина и прогрессирование атеросклероза. Стимулируют иммунную систему, особенно помогают иммунным клеткам разрушать свободные радикалы.

3.Витамин Е- Витамин Е оказывает в организме весьма многогранное действие:

ü действует как антиоксидант, защищающий клеточные структуры от повреждения свободными радикалами

ü стимулирует систему кровообращения и защищает эритроциты и другие элементы крови от окислительного повреждения, препятствует усиленному тромбообразованию, нормализует функциональное состояние свёртывающей системы.

ü предотвращает окисление холестерина, которое, как считается, приводит к прогрессированию атеросклероза.

ü оказывает антиканцерогенное действие, защищая ДНК и другие клеточные структуры от повреждения свободными радикалами.

ü стимулирует и улучшает состояние иммунной системы

ü предупреждает развитие катаракты.

ü участвует в синтезе белка, улучшает внутритканевое дыхание и внутриклеточный метаболизм.

ü улучшает функцию нейронов головного мозга, способствует сохранению памяти при старении.

4.Витамин D- Витамин D регулирует обмен кальция и фосфора в организме, стимулирует рост и формирование костей, участвует в регуляции тканевого дыхания и окислительно- восстановительных процессах.

При достаточной инсоляции в коже человека под влиянием ультрафиолетовых лучей витамин D образуется в количествах, полностью обеспечивающим нормальную жизнедеятельность организма.

36. Основные гормоны.

Гормоны - биологически активные сигнальные химические вещества, выделяемые эндокринными железами в организме, оказывающие дистанционное сложное и многогранное воздействие на организм. Гормоны служат гуморальными (переносящимися с кровью) регуляторами определённых процессов в различных органах и системах.

Основные гормоны человека:

ü гормон роста (ГР), или соматотропин, который воздействует на все ткани организма, повышая их анаболическую активность (т.е. процессы синтеза компонентов тканей организма и увеличения энергетических запасов).

ü - меланоцит-стимулирующий гормон (МСГ), усиливающий выработку пигмента некоторыми клетками кожи (меланоцитами и меланофорами);

ü - тиреотропный гормон (ТТГ), стимулирующий синтез тиреоидных гормонов в щитовидной железе;

ü - фолликулостимулирующий гормон (ФСГ) и лютеинизирующий гормон (ЛГ), относящиеся к гонадотропинам: их действие направлено на половые железы

ü - пролактин, обозначаемый иногда как ПРЛ, - гормон, стимулирующий формирование молочных желез и лактацию.

ü тироксин (Т4) и трийодтиронин (Т3)- Тиреоидные гормоны стимулируют белковый синтез и распад питательных веществ с высвобождением тепла и энергии, что проявляется повышенным потреблением кислорода.

ü паратгормон; он поддерживает постоянство уровня кальция в крови: при его снижении паратгормон высвобождается и активирует переход кальция из костей в кровь до тех пор, пока содержание кальция в крови не вернется к норме.