Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Декабря 2011 в 14:12, курсовая работа
Ежедневно сталкиваясь с множеством бытовых предметов, продуктов питания, природных объектов, продуктов промышленного производства, мы не задумываемся о том, что все вокруг есть и индивидуальные химические вещества или совокупность этих веществ. Любое вещество обладает собственной структурой и свойствами. Человек с момента своего появления на Земле употреблял растительную пищу, содержащую крахмал, фрукты и овощи, содержащие глюкозу, сахарозу и другие углеводы, использовал для своих нужд древесину и другие растительные объекты, состоящие главным образом из другого природного полисахарида — целлюлозы. И только в начале XIX в. стало возможным изучение химического состава природных высокомолекулярных веществ, строения их молекул. В этой области были сделаны важнейшие открытия.
ПЛАН:
Глава 1 Углеводы, их классификация и значение.
1.1. Содержание углеводов в клетке и их классификация.
1.2. Состав и строение моносахаридов на примере глюкозы.
1.3. Физические и химические свойства глюкозы.
1.4. Применение углеводов.
Глава 2. Физиологическое значение углеводов
2.1. Углеводы и углеводный обмен.
2.2. Значение жиров, углеводов и минеральных веществ в питании человека.
2.3. Нормы этих компонентов пищи и источники их поступления в организм человека
Глава 3. Углеводы: от простых до сложных, где содержатся углеводы в продуктах питания
3.1. Простые углеводы
3.2. Сложные углеводы
3.3. Обмен углеводов
Глава 4. Химические свойства углеводов.
4.1. Реакции углеводов
4.2. Образование простых эфиров
Глава 5. Роль углеводов в медицине, ветеринарии, питании человека.
5.1. Применение углеводов.
5.2. Применение углеводов в парентеральном питании
5.3. Использование углеводов при диетическом питании
Заключение
Список использованной литературы.
Приложения.
расщеплении крахмала и гликогена- основных резервных углеводов растений и животных. Именно поэтому мальтоза имеет важное пищевое значение. Сахароза, состоящая из остатка глюкозы и остатка фруктозы, чрезвычайно широко распространена в растительном мире и является основным пищевым углеводом. В пищу употребляется сахароза, получаемая из сахарной свеклы и сахарного тростника. Лактоза состоит из остатка галактозы и остатка глюкозы.
В большом количестве она содержится в молоке млекопитающих. Основной функцией гетероолигосахаридов является структурная функция - они являются структурными компонентами гликопротеидов и гликолипидов. В этом качестве гетероолигосахариды участвуют в реализации гликопротеидами целого ряда функций регуляторной гормоны гипофиза тиротропин и гонадотропины - гликопротеиды, коммуникативной рецепторы клеток - гликопротеины, защитной антитела - гликопротеины. Кроме того, гетероолигосахаридные блоки, входя в состав гликолипидов и гликопротеидов, участвуют в формировании клеточных мембран, образуя, например, такой важный элемент клеточной структуры как гликокалликс - полисахариды. Высокомолекулярные природные соединения углеводов, состоящие из большого количества моносахаридных звеньев, носят название полисахаридов. Число встречающихся в природе полисахаридов чрезвычайно велико, но самые важные из них- целлюлоза, крахмал и гликоген. Полисахариды выполняют две основные функции - структурную и питательную. Целлюлоза является структурным компонентом растительных тканей, содержится главным образом в стенках растительных клеток. Крахмал - основное запасное питательное вещество растений. Этот важнейший пищевой полисахарид содержится в больших количествах в клубнях картофеля, во фруктах. Гликоген, или животный крахмал важный резервный полисахарид животных и человека.
В организме человека и млекопитающих он накапливается главным образом в печени и мышцах. Тем самым гликоген осуществляет резервную функцию, причем он является резервом не только энергетическим, но также и резервом пластического материала. Гетерополисахариды выполняют в организме структурную функцию - они входят в состав глизаминопротеогликанов последние, наряду со структурными белками типа коллагена или эластина, формируют межклеточное вещество различных органов и тканей.
Гликозаминопротеог - гликановые агрегаты, имея сетчатую структуру, выполняют функцию молекулярных фильтров, препятствующих или сильно тормозящих движение макромолекул в межклеточной среде. Кроме того, молекулы гетерополисахаридов имеют в своей структуре множество полярных и несущих отрицательный заряд группировок, за счет которых они могут связывать большое количество воды и катионов, выполняя роль свое- образных депо для этих молекул. У некоторых углеводов функции крайне специфичны.
Например, гепарин это естественный антикоагулянт. Он мешает свертыванию крови в сосудах, а лактоза является резервным углеводом женского молока. Для людей первостепенным источником углеводов являются углеводы пищи. В процессе усвоения пищи все экзогенные полимеры углеводной природы расщепляются до мономеров, что лишает эти полимеры видовой специфичности, а во внутреннюю среду организма из кишечника поступают лишь моно- сахариды и их производные в дальнейшем эти мономеры используются по мере необходимости для синтеза специфичных для человека олиго- или полисахаридов. За счет воздействия на эти гомополисахариды амилазы и мальтозы слюны в ротовой полости начинается расщепление крахмала или гликогена пищи начинается уже, но этот процесс не имеет существенного значения, поскольку пища в ротовой полости находится очень малое время. В желудке при пищеварении среда кислая и амилаза слюны, попадающая в желудок вместе с пищевым комком, практически не работает. Главная масса крахмала и гликогена пищи расщепляется в тонком кишечнике под влиянием амилазы поджелудочной железы до дисахаридов мальтозы и изомальтозы, образовавшиеся дисахариды расщепляются до глюкозы при участии ферментов, секретируемых стенкой кишечника мальтазы и изомальтазы. Поступившая с пищей сахароза расщепляется в кишечнике до глюкозы и фруктозы при участии фермента сахаразы, а поступившая лактоза - до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы.
Оба этих фермента секретируются стенкой кишечника. Принято полагать, что всасывание глюкозы и галактозы происходит с участием механизмов активного транспорта, всасывание фруктозы и рибозы - по механизму облегченной диффузии, а всасывание маннозы или ксилозы по механизму простой диффузии. Примерно 90 всосавшейся глюкозы поступает из энтероцитов непосредственно в кровь, а 10 ее оказывается в лимфе, впрочем, в дальнейшем и эта глюкоза также оказывается в крови.
Вообще углеводы могут быть целиком исключены из пищевого рациона. Тогда все нужные для организма углеводы будут синтезироваться в клетках из соединений не углеводной природы в ходе процессов, получивших название глюконеогенез. Наиболее распространенным в природе моносахаридом является глюкоза, ее содержание в крови сравнительно постоянно и является одной из констант гомеостаза 3,3 -5,5мМ л или 80 - 100 мг дл. Общее содержание свободной глюкозы в организме, т.е. пул глюкозы, составляет величину порядка 20 г, из которых 5 - 5,5 г содержится в крови, остальная глюкоза разделена в клетках и межклеточной жидкости. Отсюда следует, что концентрация глюкозы в клетках значительно ниже, чем в крови, что формирует обстоятельства для поступления глюкозы из крови в клетки с помощью простой или облегченной диффузии. Общее содержание свободной глюкозы в организме это итог динамического равновесия процессов, обеспечивающих пополнение этого содержания и процессов, сопровождающихся использованием глюкозы из пула для нужд органов тканей. Поступление глюкозы из кишечника, ее образование из других моносахаридов, например, из галактозы или фруктозы, распад резервного гликогена в печени, синтез глюкозы из не углеводных соединений, т.е. глюконеогенез – за счет этого идет пополнение пула глюкозы. По градиенту концентрации с участием белка-переносчика происходит транспорт глюкозы из крови или межклеточной жидкости в клетки. В большей степени от инсулина зависит действенность работы механизма этого транспорта в клетках большинства органов и тканей. Он повышает проницаемость внешних клеточных мембран для глюкозы, увеличивая количество белка -переносчика за счет дополнительного его поступления из цитозоля в мем- браны . Но по крайней мере в клетках трех типов результативность переноса глюкозы через их наружные мембраны не зависит от инсулина, это эритроциты, гепатоциты и клетки нервной ткани.
Эти
ткани называются инсулиннезависимые,
но речь идет лишь о независимости
транспорта глюкозы в эти клетки
от инсулина. Клетки мозга и гепатоциты
имеют в составе своих внешних
мембран рецепторы для инсулина. Глюкоза
фосфорилируется с участием АТФ, попадая
в клетку Глюкоза АТФ Глюкозо-6-фосфат
АДФ В большинстве органов и тканей ферментом,
катализирующим эту реакцию, является
1гексокиназа 0. Этот фермент обладает
высоким сродством к глюкозе и способен
ее фосфорилировать при низких концентрациях
глюкозы. В гепатоцитах есть еще один фермент
- 1глюкокиназа 0, который также может катализировать
эту реакцию, но обладая меньшим сродством
к глюкозе, он работает лишь в условиях
высоких концентраций глюкозы в клетке
и обычно принимает участие лишь в процессе
синтеза гликогена в печени. Реакция, катализируемая
гексокиназой, сопровождается большой
потерей свободной энергии 7D 0G - 5 ккал
моль и в условиях клетки является необратимой,
а глюкозо-6-фосфат представляет собой
активированную форму глюкозы. Существенным
является то обстоятельство, что наружная
клеточная мембрана непроницаема для
гл-6-ф и в результате фосфорилирования
глюкоза как бы запирается в клетке. С
другой стороны, быстрое превращение глюкозы
в гл-6-ф позволяет поддерживать крайне
низкую концентрацию глюкозы в клетке,
сохраняя тем самым градиент концентрации
глюкозы между внеклеточной жидкостью
и внутриклеточной средой.
Глава 4. Химические свойства углеводов.
4.1.
Реакции углеводов
В живой природе широко распространены вещества, многим из которых соответствует формула Сх(Н2О)у. Они представляют собой, таким образом, как бы гидраты углерода, что и обусловило их название – углеводы. К углеводам относится обычный сахар – сахароза, виноградный сахар – глюкоза, фруктовый сахар – фруктоза и молочный сахар – мальтоза. Этим объясняется еще одно их общепринятое название сахара. Растения синтезируют углеводы из двуокиси углерода и воды в процессе фотосинтеза. При этом солнечная энергия переходит в химическую:
хСО2 + уH2О + солнечная энергия ¾® Сх(Н2О)у + хО2
При
окислении углеводов в
Сх(Н2О)у + хО2 ¾® хСО2 + уH2О + энергия
Химические свойства углеводов определяются карбонильной группой, гидроксильными группами и кольчато-цепной таутомерией. Реакции по карбонильной группе протекают с ациклическими структурами, а реакции по гидроксильным группам – с циклической формой.
А) Восстановление
При
восстановлении карбонильной группы моноз
тетрагидроборатом натрия или гидрированием
в присутствии платины
D-глюкоза
D-сорбит
Б) Окисление
Для идентификации функциональных групп углеводов или с целью получения других соединений используются различные окислитекли. Наиболее важными из них являются (1) реагенты Бенедикта и Толленса, (2) бромная вода, (3) азотная кислота и (4) периодная кислота.
Реактив
Бенедикта (щелочной раствор цитрата
двухвалентной меди), реактив Феллинга
(тартрат меди) и реактив Толленса (аммиачная
окись серебра) дают положительную реакцию
(окисляют) альдозы и кетозы, несмотря
на то, что они существуют в основном в
циклической форме. При действии на альдозы
реактивов Бенедикта и Феллинга образуется
осадок кирпичного цвета. В щелочной среде
кетозы превращаются сначала в альдозы,
а затем окисляются.
Сахара, дающие положительную реакцию на эти реактивы, называют восстанавливающими сахарами, а не дающие – невосстанавливающими. Мальтоза, целлобиоза и лактоза дают положительную реакцию на эти реактивы, а сахароза - не дает.
6.
7. сахароза
При окислении альдоз такими слабыми окислителями как бромная вода, окислению подвергается только альдегидная группа и образуются альдоновые кислоты.
альдоза
альдоновая кислота
D-глюконовая кислота
Восстанавливающие дисахариды (мальтоза целлобиоза и лактоза также окисляются бромной водой.
8.
Разбавленная
азотная кислота, являющаяся более
сильным окислителем, чем бромная вода,
окисляет не только альдегидную группу,
но и терминальную спиртовую группу в
карбоксильную. Образующиеся при этом
полигидроксидикарбоновые кислоты называют
альдаровыми кислотами.
Альдаровую кислоту, получаемую из D-глюкозы, называют D-глюкаровой кислотой.
D-глюкоза
D-глюкаровая кислота
Следует
заметить, что при этом окислении
вместо разорванной С¾С-связи у каждого из
атомов углерода появляется связь С¾О.
Если в молекуле рядом с гидроксильной
группой имеется две другие гидроксильные
группы, то образуется муравьиная кислота.
По составу и соотношению образующихся
продуктов окисления можно судить о строении
исследуемого вещества. Напиример, периодатное
окисление глицерина приводит к образованию
двух мольэквивалентов формальдегида
и одного муравьиной кислоты.
Периодатное окисление глицеринового альдегида приводит к образованию двух мольэквивалентов муравьиной кислоты и одного формальдегида, а его изомера дигидроксиацетона - двух мольэквивалентов формальдегида и одного диоксида углерода.