Запасающая функция углеводов: Состав, свойства и функции углеводов — урок. Биология, 9 класс.

Функции углеводов – основные в организме человека и клетке в таблице

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 289.

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 289.

Углеводы или сахара – одни из важнейших органических веществ в природе. Функция углеводов в организме человека связана с процессом метаболизма – гликолизом, в результате которого высвобождается энергия.

Строение

Молекула углевода состоит из нескольких карбонильных (=С=O) и гидроксильных (-ОН) групп. В зависимости от строения различают три группы углеводов:

• моносахариды;
• олигосахариды;
• полисахариды.

Моносахариды – простейшие сахара, состоящие всего из одной молекулы. Моносахариды включают несколько групп, различающихся количеством атомов углерода в молекуле – структурной единице. Моносахариды, содержащие три атома углерода, называются триозами, пять – пентозами, шесть – гексозами и так далее. Наиболее значимыми для живых организмов являются пентозы, входящие в состав нуклеиновых кислот, и гексозы, из которых состоят полисахариды.

Пример гексозы – глюкоза.

Рис. 1. Глюкоза.

Олигосахариды включают от двух до 10 структурных единиц. В зависимости от их количества выделяют:

• дисахариды – диозы;
• трисахариды – триозы;
• тетрасахариды – тетраозы;
• пентасахариды;
• гексасахариды и т.д.

Наиболее значимым являются дисахариды (лактоза, сахароза, мальтоза) и трисахариды (рафиноза, мелицитоза, мальтотриоза).

В состав олигосахаридов могут входить однородные и неоднородные молекулы. В связи с этим различают:

• гомоолигосахариды – все молекулы одинаковой структуры;
• гетероолигосахариды – молекулы разной структуры.

Рис. 2. Гомоолигосахариды и гетероолигосахариды.

Наиболее сложными углеводами являются полисахариды, состоящие из множества (от 10 до тысяч) моносахаридов. К ним относятся:

• целлюлоза;
• гликоген;
• крахмал;
• хитин.

Рис. 3. Полисахарид.

В отличие от олигосахаридов и моносахаридов полисахариды жёсткие, нерастворимые в воде вещества без сладкого вкуса.

Формула углеводов – C_n(H₂O)_m. В молекуле любого углевода присутствуют не меньше трёх атомов углерода.

Функции

Основная функция углеводов в клетке – превращение в энергию. АТФ (аденозинтрифосфат) – универсальный источник энергии – включает моносахарид рибозу. АТФ формируется в результате гликолиза – окисления и распада глюкозы на пируват (пировиноградную кислоту). Гликолиз проходит в несколько этапов. Углеводы полностью окисляются до углекислого газа и воды, при этом высвобождается энергия.

В таблице перечислены основные функции углеводов.

Функция	Описание
Структурная	Полисахариды являются материалом для опорных структур. Благодаря целлюлозе, входящей в клеточную стенку, растения приобретают жёсткость. Хитин входит в состав клеток грибов и придаёт жёсткость экзоскелету членистоногих
Энергетическая	Углеводы – главный источник энергии. При расщеплении грамма углеводов выделяется 17,6 кДж энергии
Защитная	Образуют шипы и колючки растений
Запасающая	Запасаются в виде зёрен крахмала у растений и гранул гликогена у животных. При недостатке энергии крахмал и гликоген расщепляются до глюкозы
Осмотическая	Регулируют осмотическое давление
Рецепторная	Входят в состав клеточных рецепторов

Некоторые углеводы образуют с липидами и белками сложные структуры – гликолипиды и гликопротеины. Они входят в состав клеточных мембран. Антитела, плазма крови, рецепторные белки – гликопротеины.

Что мы узнали?

Сахара – сложные органические соединения, необходимые всем живым организмам. Они состоят из одной или нескольких молекул, содержащих несколько карбонильных и гидроксильных групп. Углеводы выполняют важные биологические функции. Углеводы являются источником энергии, входят в состав клеточных стенок растений и грибов, составляют экзоскелет членистоногих. Они накапливаются в виде крахмала и гликогена, участвуют в передаче сигналов, регулируют осмотическое давление.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Валерия Энгиноева

  9/10

• Татьяна Барабашева

  7/10

• Юлия Дмитриева

  10/10

• Ксения Офутеян

  7/10

Оценка доклада

4.1

Средняя оценка: 4.1

Всего получено оценок: 289.

---

А какая ваша оценка?

Углеводы. Функции и роль углеводов

Слушайте материал об углеводах в аудиоформате. Текстовый вариант смотрите ниже.

• Состав углеводов
• Классификация углеводов
  • Моносахариды
  • Олигосахариды
  • Полисахариды
• Функции углеводов

 

 

Состав углеводов

Углеводы — органические соединения, в состав молекул которых входят атомы углерода, водорода и кислорода. В молекулах большого количества углеводов водород и кислород содержится в таком же соотношении, как и в воде (2:1). Отсюда и происходит их название – углеводы.

Углеводы входят в состав всех живых организмов. В клетках животных содержание углеводов не превышает 10% сухой массы, в клетках растений их значительно больше –до 90%.

 

 

Классификация углеводов

Выделяют три класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

 

Моносахариды

Моносахаридами являются низкомолекулярные соединения, состоящие из одного мономерного остатка. К моносахаридам относятся  рибоза и дезоксирибоза(пентозы), глюкоза, фруктоза и галактоза(гексозы).  Рибоза входит в состав важнейших соединений клетки — РНК, АТФ, витамина В2, ряда ферментов. Дезоксирибоза входит в состав ДНК.

Глюкоза — основной источник энергии для клеток, она содержится в клетках всех живых организмов. Фруктоза в свободном виде присутствует в вакуолях клеток растений. Много фруктозы содержится в ягодах, фруктах, меде.

Свойства моносахаридов: сладкие на вкус, хорошо растворимые в воде.

 

Олигосахариды

Олигосахариды состоят из 2—10 остатков моносахаридов, последовательно соединенных ковалентными связями. В состав молекул олигосахаридов могут входить остатки одного или разных моносахаридов. Большинство олигосахаридов, как и моносахариды, — бесцветные кристаллические соединения, хорошо растворимые в воде и сладкие на вкус.

Олигосахариды, в состав которых входят два остатка моносахаридов, называют дисахаридами. К дисахаридам относятся: сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар). В растениях сахароза служит растворимым резервным углеводом, а также транспортной формой продуктов фотосинтеза, которая легко переносится по растению. Мальтоза в больших количествах содержится в прорастающих семенах злаков. Лактоза является важнейшим углеводным компонентом молока млекопитающих.

Мальтоза состоит из двух остатков глюкозы, лактоза состоит из остатка галактозы и остатка глюкозы, сахароза состоит из остатка глюкозы и остатка фруктозы.

 

Полисахариды

Полисахариды (от греч. полис — много) — биополимеры. Молекулы полисахаридов состоят из большого числа (до нескольких тысяч) остатков моносахаридов. В состав полисахарида могут входить остатки одного или разных моносахаридов. В отличие от моно- и олигосахаридов полисахариды практически нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Полисахариды могут иметь линейную, неразветвленную (целлюлоза, хитин) либо разветвленную (гликоген) структуру. К полисахаридам относятся: крахмал, целлюлоза, хитин, гликоген.

Крахмал представляет собой смесь полисахаридов — он состоит из разветвленного амилопектина и линейного полисахарида амилозы. Крахмал синтезируется в клетках растений и состоит из остатков глюкозы. Крахмал запасается в семенах, клубнях, листьях и других органах.

У грибов, животных и человека запасным полисахаридом является гликоген. Он откладывается в мышцах и клетках печени.

В оболочках клеток растений содержится целлюлоза — прочный, волокнистый, нерастворимый в воде полисахарид. Хитин входит в состав покровов членистоногих, в состав клеточной стенки грибов. По структуре он сходен с целлюлозой, однако в составе молекул содержит не только углерод, водород и кислород, но и азот.

 

 

Функции углеводов

1. Энергетическая функция состоит в том, что углеводы под влиянием ферментов легко расщепляются и окисляются с выделением энергии. При полном окислении 1 г углеводов высвобождается 17,6 кДж энергии.
2. Запасающая функция углеводов заключается в том, что полисахариды являются запасными питательными веществами живых организмов, играя роль «хранилищ» энергии. Запасным (резервным) углеводом у растений является крахмал, у животных и грибов — гликоген.
3. Структурная функция углеводов заключается в том, что они используются в качестве строительного материала. Оболочки клеток растений состоят из целлюлозы, которая обладает высокой прочностью. Поэтому они надежно защищают внутриклеточное содержимое и поддерживают форму клеток. Хитин, как уже говорилось, является важным структурным компонентом наружного скелета членистоногих, клеточных оболочек грибов и некоторых протистов
4. Метаболическая роль углеводов состоит в том, что в клетках живых организмов моносахариды являются основой для синтеза многих органических веществ — олиго- и полисахаридов, нуклеотидов, некоторых спиртов
5. Углеводы также выполняют защитную функцию. Так, камеди (смолы, выделяющиеся при повреждении деревьев, например, вишен и слив) являются производными моносахаридов. Они препятствуют проникновению в раны болезнетворных микроорганизмов.

4.4: Функции углеводов в организме

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

471

• Анонимный
• LibreTexts

Цели обучения

• Перечислите четыре основные функции углеводов в организме человека.

В организме человека углеводы выполняют пять основных функций. Они производят энергию, хранят энергию, строят макромолекулы, экономят белок и помогают в метаболизме липидов.

Производство энергии

Основная роль углеводов заключается в снабжении энергией всех клеток организма. Многие клетки предпочитают глюкозу в качестве источника энергии по сравнению с другими соединениями, такими как жирные кислоты. Некоторые клетки, такие как эритроциты, способны производить клеточную энергию только из глюкозы. Мозг также очень чувствителен к низким уровням глюкозы в крови, потому что он использует только глюкозы для производства энергии и функционирования (если только не в условиях экстремального голодания). Около 70 процентов глюкозы, поступающей в организм в результате пищеварения, перераспределяется (печенью) обратно в кровь для использования другими тканями. Клетки, которым требуется энергия, удаляют глюкозу из крови с помощью транспортного белка в своих мембранах. Энергия глюкозы исходит от химических связей между атомами углерода. Энергия солнечного света требовалась для образования этих высокоэнергетических связей в процессе фотосинтеза. Клетки в нашем организме разрывают эти связи и захватывают энергию для осуществления клеточного дыхания. Клеточное дыхание — это в основном контролируемое сжигание глюкозы по сравнению с неконтролируемым сжиганием. Клетка использует множество химических реакций на нескольких ферментативных этапах, чтобы замедлить высвобождение энергии (без взрыва) и более эффективно улавливать энергию, удерживаемую химическими связями в глюкозе.

Первая стадия расщепления глюкозы называется гликолизом, который представляет собой сложную серию из десяти стадий ферментативной реакции. Второй этап распада глюкозы происходит в органеллах фабрики энергии, называемых митохондриями. Один атом углерода и два атома кислорода удаляются, что дает больше энергии. Энергия этих углеродных связей переносится в другую область митохондрий, делая клеточную энергию доступной в форме, которую клетки могут использовать.

Хранение энергии

Если в организме уже достаточно энергии для поддержания своих функций, избыток глюкозы откладывается в виде гликогена (большая часть которого хранится в мышцах и печени). Молекула гликогена может содержать более пятидесяти тысяч отдельных единиц глюкозы и является сильно разветвленной, что позволяет глюкозе быстро распространяться, когда она необходима для производства клеточной энергии (рис. \(\PageIndex{1}\)).

Рисунок \(\PageIndex{1}\) : Структура гликогена обеспечивает его быструю мобилизацию в свободную глюкозу для питания клеток.

Количество гликогена в организме в любой момент времени эквивалентно примерно 4000 килокалориям: 3000 в мышечной ткани и 1000 в печени. Длительное использование мышц (например, упражнения в течение более нескольких часов) может истощить энергетический запас гликогена. Это называется «ударом о стену» или «ударом» и характеризуется усталостью и снижением физической работоспособности. Наступает ослабление мышц, потому что для преобразования химической энергии жирных кислот и белков в полезную энергию требуется больше времени, чем для преобразования глюкозы. После длительных упражнений гликоген уходит, и мышцы должны больше полагаться на липиды и белки в качестве источника энергии. Спортсмены могут немного увеличить свой запас гликогена, снизив интенсивность тренировок и увеличив потребление углеводов до 60-70 процентов от общего количества калорий за три-пять дней до соревнования. Людям, которые не занимаются тяжелыми тренировками и решили пробежать 5-километровый забег ради удовольствия, не нужно съедать большую тарелку макарон перед забегом, поскольку без длительных интенсивных тренировок не произойдет адаптации увеличенного мышечного гликогена.

Печень, как и мышцы, может запасать энергию глюкозы в виде гликогена, но, в отличие от мышечной ткани, она жертвует запасенной энергией глюкозы другим тканям организма, когда уровень глюкозы в крови низкий. Приблизительно четверть общего содержания гликогена в организме находится в печени (что эквивалентно примерно четырехчасовому запасу глюкозы), но это сильно зависит от уровня активности. Печень использует этот запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Когда запасы гликогена в печени истощаются, глюкоза вырабатывается из аминокислот, полученных при разрушении белков, для поддержания метаболического гомеостаза.

Создание макромолекул

Хотя большая часть поглощаемой глюкозы используется для производства энергии, некоторое количество глюкозы превращается в рибозу и дезоксирибозу, которые являются важными строительными блоками важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ (рис. \(\PageIndex{2) }\)). Глюкоза дополнительно используется для образования молекулы НАДФН, которая важна для защиты от окислительного стресса и используется во многих других химических реакциях в организме. Если вся энергия, запасы гликогена и строительные потребности организма удовлетворены, избыток глюкозы может быть использован для образования жира. Вот почему диета со слишком высоким содержанием углеводов и калорий может привести к увеличению веса — тема, которая будет обсуждаться в ближайшее время.

Рисунок \(\PageIndex{2}\) : Молекула сахара дезоксирибоза используется для построения основы ДНК. © Shutterstock

Запасной белок

В ситуации, когда не хватает глюкозы для удовлетворения потребностей организма , глюкоза синтезируется из аминокислот. Поскольку запасной молекулы аминокислот нет, этот процесс требует разрушения белков, в первую очередь из мышечной ткани. Присутствие достаточного количества глюкозы в основном избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Метаболизм липидов

По мере повышения уровня глюкозы в крови использование липидов в качестве источника энергии подавляется. Таким образом, глюкоза дополнительно оказывает «жиросберегающий» эффект. Это связано с тем, что увеличение уровня глюкозы в крови стимулирует высвобождение гормона инсулина, который заставляет клетки использовать глюкозу (вместо липидов) для производства энергии. Адекватный уровень глюкозы в крови также предотвращает развитие кетоза. Кетоз – метаболическое состояние, возникающее в результате повышения уровня кетоновых тел в крови. Кетоновые тела являются альтернативным источником энергии, который клетки могут использовать при недостаточном поступлении глюкозы, например, во время голодания. Кетоновые тела имеют кислую среду, и их высокое содержание в крови может привести к тому, что она станет слишком кислой. Это редко встречается у здоровых взрослых, но может возникать у алкоголиков, людей, страдающих от недоедания, и у людей с диабетом 1 типа. Минимальное количество углеводов в рационе, необходимое для подавления кетоза у взрослых, составляет 50 граммов в день.

Углеводы имеют решающее значение для поддержания самой основной функции жизни — производства энергии. Без энергии не осуществляется ни один из других жизненных процессов. Хотя наши тела могут синтезировать глюкозу, это происходит за счет разрушения белка. Однако, как и в случае со всеми питательными веществами, углеводы следует потреблять в умеренных количествах, поскольку их слишком много или слишком мало в рационе может привести к проблемам со здоровьем.

Ключевые выводы

• Четыре основные функции углеводов в организме: обеспечение энергией, хранение энергии, построение макромолекул и резервирование белков и жиров для других целей.
• Энергия глюкозы запасается в виде гликогена, большая часть которого находится в мышцах и печени. Печень использует свой запас гликогена, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне между приемами пищи. Некоторое количество глюкозы также используется в качестве строительных блоков важных макромолекул, таких как РНК, ДНК и АТФ.
• Присутствие достаточного количества глюкозы в организме избавляет расщепление белков от использования для производства глюкозы, необходимой организму.

Начало обсуждения

1. Обсудите две причины, по которым важно включать углеводы в свой рацион.
2. Зачем организму нужен запас белка?

---

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Автор

   Аноним

   Лицензия

   CC BY-NC-SA

   Версия лицензии

   3,0

   Программа OER или Publisher

   Издатель, имя которого нельзя называть

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

Какова роль углеводов в хранении энергии?

Использование жиров и углеводов во время тренировки

Что есть для получения энергии перед футбольным матчем

by Rachel Nall

• Поделиться на Facebook

Углеводы являются предпочтительным источником энергии для вашего тела. бензин для вашего автомобиля. В то время как ваше тело может использовать белки, хранящиеся в ваших мышцах, для получения энергии, оно сначала сжигает запасы углеводов. Знание того, как ваше тело хранит углеводы, может помочь вам удовлетворить ваши потребности в топливе, особенно если вы регулярно занимаетесь физической активностью.

Как ваш организм запасает углеводы

Когда вы едите пищу, содержащую углеводы, например, кусочек хлеба или фрукт, ваше тело расщепляет углеводы на сахара, которые затем превращаются в глюкозу, по данным Университета штата Айова. Расширение. Глюкоза перемещается в различные области вашего тела, такие как мозг или мышцы, для обеспечения энергией. Однако, если в вашем организме уже достаточно глюкозы, оставшаяся глюкоза сначала будет храниться в виде гликогена в вашей печени и клетках. Если ваши запасы гликогена заполнены, оставшаяся глюкоза откладывается в виде жира.

Сохраненные калории

По данным штата Айова, ваше тело хранит около 2000 калорий энергии в виде гликогена в мышцах и печени. Это соответствует примерно 90 минутам упражнений низкой интенсивности, таких как бег на длинные дистанции. Если вы занимаетесь высокоинтенсивными упражнениями, такими как бег на короткие дистанции, запасов гликогена хватит примерно на 20 минут. Зная, как уровень физической нагрузки влияет на запасы гликогена, можно определить, когда и как вам следует питаться при регулярных физических нагрузках.

Низкое содержание углеводов

Если вы израсходуете свои запасы углеводов в результате длительной физической активности или недостаточного питания, ваше тело начнет использовать белки из мышц в качестве источника энергии. Это проблематично, потому что вы можете потерять мышечную массу и нагрузить свои почки, которые фильтруют отходы от расщепления белков. Признаки того, что в вашем организме может быть недостаточно углеводов, включают головокружение, усталость и слабость.

План питания

Чтобы ваши энергетические запасы не истощались и не сжигали сохраненные мышцы, вы можете есть для получения энергии. Например, если вы будете тренироваться дольше 9Согласно данным Университета штата Айова, прием углеводосодержащих закусок за 30 минут до тренировки может поддерживать запасы гликогена. Примером такого перекуса является энергетический батончик с калорийностью менее 200 калорий. Вы также должны потреблять углеводы каждые 15-30 минут во время длительных тренировок. Примеры включают энергетические гели, фрукты или энергетические батончики, которые содержат менее 200 калорий, 4 грамма жира и 5 граммов белка. Даже если вы не тренируетесь дольше 90 минут, вам все равно следует употреблять пищу, богатую углеводами, после тренировки.