Углеводы, жиры и белки - источники энергии для человека и животных
специальные вещества обеспечивают расщепление крупных молекул и образование
промежуточных продуктов. Последующая обработка пищи осуществляется в
результате ее постепенного перемещения по желудочно-кишечному тракту.
Далее мы рассмотрим по отдельности основные компоненты питательных
веществ, непосредственно участвующих в процессе пищеварения. Это -
углеводы, жиры и белки.
II. Углеводы
1. Общие свойства углеводов
Углеводы - группа органических веществ общей формулы - Cm H2n On.
Формально Cm(H2O)n - соединение углерода и воды. Осюда и название: угле-
воды.
Основные функции углеводов:
1) энергетическая (при окислении простых сахаров, в первую очередь,
глюкозы организм получает основную часть необходимой ему энергии);
2) запасающая (такие полисахариды, как крахмал и глюкоген, играют роль
источников глюкозы, высвобождая ее по мере необходимости);
3) опорно-строительная (из хитина, например, построен панцирь
насекомых).
Углеводы делят на простые или моносахариды, не способные к гидролизу, и
сложные углеводы, гидрализующиеся на ряд простых. По числу атомов углерода
углеводы делят на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д., а по химическому
строению - это многоатомные альдегидо- и кетоноспирты - альдозы и кетозы.
Наибольшее значение для питаания имеют гекзозы. Сложные углеводы по
количеству получающихся при гидролизации простых углеводов делят на
дисахариды, трисахариды и т.д. и полисахариды, дающие при гидролизе много
атомов простых углеводов. Полисахариды делят на гомополисахариды, которые
дают при гидролизе один вид простых углеводов и гетеросахариды, которые
дают при гидролизе смесь простых углеводов и их производных.
2. Свойства моносахаридов.
Моносахариды - бесцветные кристаллические вещества, хорошо рстворимые в
воде, плохо - в спирте, нерастворимые в эфире. Моносахариды - основной
источник энергии в организме человека.
Самый важный моносахарид - глюкоза. Название произошло от греческого -
glykys - сладкий. Химическая формула - C6H12O6. Молекулы глюкозы выполняют
роль биологического топлива в одном из важнейших энергегетических процессов
в организме - в процессе гликолиза. В пентозном цикле глюкоза окисляется до
СО2 и воды, генерируя энергию для некоторых реакций. В природе встречается
D - глюкоза.
Глюкоза очень легко окисляется оксидами и гидроксидами тяжелых
металлов. Полное окисление глюкозы идет по уравнению:
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6 H2O + 686 ккал.
Значительная часть выделенной энергии аккумулируется в АТФ. Постоянный
источник глюкозы в организме - гликоген. В растворах глюкоза существует в
виде пяти таутомерных форм - ?- и ?-глюкоприраноз с шестичленным кольцом, ?-
и ?-глюкофураноз с пятичленным кольцом, а также в виде открытой формы со
свободной альдегидной группой. ?- и ?-формы отличаются простраственным
расположением полуацетального гидроксида.
Недостаток глюкозы вызывает ацидоз и кетоз. Избыток - диабет. Норма
содержания в крови - 0,1%.
3. Свойства дисахаридов
Основным представителем дисахаридов является сахароза. Молекула
сахарозы состоит из остатков молекулы D-глюкозы и D-фруктозы. Химическая
формула - C12H22O11. Сахароза - один из главных углеводов в организме
человека, бесцветное кристаллическое вещество. При температуре выше 200є C
разлагается с образованием так называемых карамелей. Сахароза не растворима
в неполярных органических растворителях, в абсолютном метаноле и этаноле,
умеренно растворима в атилацетате, анилине, в водных растворах метанола и
этанола. Хорошо растворима в воде. Сахароза не обладает редуцентными
свойствами, поэтому она устойчива к действию щелочей, но гидрализуется под
влиянием кислот и ферментов сахараз с образованием D- глюкозы и D-
фруктозы. Со щелочным металлами образует сахараты. Сахароза является одним
из основных дисахаридов. Она гидролизуется HCl желудочного сока и сахаразой
слизистой оболочкой тонкой кишки человека.
Сахароза входит в состав сахара (99,75%), используемого для придания
пище сладкого вкуса. Сахарозу также называют свекловичным сахаром.
Другой представитель дисахаридов - лактоза (молочный сахар). Она
состоит из остатков гелактозы и глюкозы. Лактоза - важная составная часть
молока млекопитающих и человека. Образуется в процессе лактации в молочной
железе из глюкозы и является для новорожденных ее источником. Лактоза
облегчает всасывание кальция их кишечника. Содержание лактозы в женском
молоке - 7 г/ 100 мл. В молоке коров и коз - 4,5г/100 мл.
4.Свойства полисахаридов
Основным источником полисахаридов является крахмал. Крахмал - основной
резервный полисахарид растений. Образуется в клеточных органеллах зеленых
листьев в результате процесса фотосинтеза. Крахмал является основной частью
важнейших продуктов питания. Конечные продукты ферментативного расщепления
- глюкозо - один- фосфат - представляет собой важнейшие субстраты как
энергетического обмена, так и синтетических процессов. Химическая формула
крахмала - (C6H10O5)n. Переваривание крахмала в пищеварительном тракте
осуществляется при помощи ?-амилазы слюны, дисахааридаз и глюкоамилаз
щеточной каймы слизистой оболочки тонкой кишки. Глюкоза, являющаяся
конечным продуктом распада пищевого крахмала, всасывается в тонкой кишке.
Калорийность крахмала - 4,2 ккал/г.
Целлюлоза. Химическая формула целлюлозы (C6H10O5)n, такая же как и у
крахмала. Цепи целлюлозы построены в основном из элементарных звеньев
ангидро- D-глюкозы, соединенных между собой 1,4 - ?-глюкозидными связями.
Целлюлоза, содержащаяся в пище, является одним из основных балластных
веществ, или пищевых волокон, играющих чрезвычайно важную роль в нормальном
питании и пищеварении. Эти волокна не перевариваются в желудочно-кишечном
тракте, но способствуют его нормальному функционированию. Они адсорбируют
на себе некоторые токсины, препятствуют их всасыванию в кишечник.
5. Углеводный обмен
Углеводный обмен представляет собой совокупность процессов превращений
углеводов в организме человека и животных.
Процесс превращений углеводов начинается с переваривания их в ротовой
полости, где происходит частичное расщепление крахмала под действием
фермента слюны - амилазы. В основном углеводы перевариваются и всасываются
в тонком кишечнике и затем с током крови разносятся в ткани и органы, а
основная часть их, главным образом глюкоза, накапливается в печени в виде
гликогена. Глюкоза с кровью поступает в те органы и ткани, где возникает
потребность в ней, причем скорость проникновения глюкозы в клетки
определяется проницаемостью клеточных оболочек. В клетки печени глюкоза
проникает свободно, в клетки мышечной ткани проникновение глюкозы связано с
затратой энергии; во время мышечной работы проницаемость клеточной стенки
значительно возрастает. В клетках глюкоза претерпевает процесс превращений
на молекулярном уровне в процессе биологического окисления с накоплением
энергии.
Пр окислении глюкозы в пентозном (аэробном) цикле образуется
восстановленный никотинамид-адениннуклеотидфосфат, необходимый для
восстановительных синтезов. Кроме того промежуточные продукты этого цикла
являются материалом для синтеза многих важных соединений.
Регуляция углеводного обмена в основном осуществляется гормонами и
центральной нервной системой. О состоянии углеводного обмена можно судить
по содержанию сахара в крови (в норме 70-120 мг%). При сахарной нагрузке
эта величина возрастает, но затем быстро достигает нормы. Нарушения
углеводного обмена возникают при различных заболеваниях. Так, при
недостатке инсулина наступает сахарный диабет, а понижение активности
одного из ферментов углеводного обмена - мышечной фосфорилазы - ведет к
мышечной дистрофии.
III. Жиры
1. Свойства липидов
Липиды представляют собой разнородную группу биоорганических
соединений, общим свойством которых является их нерастворимость в воде и
хорошая растворимость в неполярных растворителях. К липидам относятся
вещества с различным химическим строением. Большая их часть является
сложными эфирами спиртов и жирных кислот. Последние могут быть как
насыщенными, так и ненасыщенными. Наиболее часто в состав липидов входиит
пальмитииновая, стереатиновая, олеиновая, линоливая и линоленовая кислоты.
Спиртами обычно являются глицерин и сфингоцин, а также неторые другие
вещества. В состав молекул сложных липидов могут входить и другие
компоненты.
