Разлика между версии на „Въглехидрат“

м
замяна на месец от англ. на бг.; козметични промени
м
м (замяна на месец от англ. на бг.; козметични промени)
[[картинкаФайл:Beta-D-Glucose.svg|дясно|мини|300п|Структурна формула на β-D-Глюкоза]]
'''Въглехидратите''' или още '''въглеводите'''<ref>Дума с остаряла употреба, от руската ''углеводы''. За справка виж Речник на българския език. Т. 2 (В). Второ допълнено и преработено издание. София, АИ „Проф. Марин Дринов“. 2002. Общо 768 страници.</ref> са голяма група [[Органично съединение|органични вещества]], изпълняващи важни [[Биология|биологични]] функции в живите организми. Те са изградени от [[въглерод]], [[водород]] и [[кислород]]. Наименованието на въглехидратите е възникнало въз основа на представата, че те са [[хидрат]]и на въглерода, тъй като общата им [[Химична формула|формула]] е
С<sub>n</sub>(Н<sub>2</sub>О)<sub>m</sub> или С<sub>n</sub>Н<sub>2 m</sub>О<sub>m</sub>, в която съотношението между водорода и кислорода е 2:1, като при [[вода]]та. По-късно е установено, че съществуват съединения, които по качествен и количествен състав съответстват на тази формула, но имат различни свойства и следователно те не са въглехидрати (например: [[оцетна киселина]] – С<sub>2</sub>Н<sub>4</sub>О<sub>2</sub>, [[оцет]]ен [[анхидрид]] – С<sub>4</sub>Н<sub>6</sub>О<sub>3</sub> и др.). Освен това са познати редица въглехидрати, които не отговарят на общата им формула, но по строеж и свойства се отнасят към този клас съединения (например [[дезоксирибоза]]та – С<sub>5</sub>Н<sub>10</sub>О<sub>4</sub>).
Въглехидратите са основна част от [[храна]]та на животните, както и преобладаващ компонент от сухото [[вещество]] на живите организми (80% при [[растения]]та и 20% при [[животни]]те).
 
[[КартинкаФайл:Beta-D-Lactose.svg|мини|250п|ляво|Дизахарида лактоза.]]
 
Въглехидратите осъществяват многобройни и жизнено важни функции в живата природа. [[Глюкоза]]та е основната енергийна „валута“ в организмите и основния източник на енергия за клетъчния [[метаболизъм]]. Полизахаридите като [[скорбяла]] и [[гликоген]] представляват енергиен склад, а [[целулоза]]та в [[растения]]та и [[хитин]]а в [[членестоноги]]те изпълняват структурна роля. Пентозата рибоза е важен компонент на коензимите [[АТФ]], [[ФАД]], [[НАД]] и [[НАДФ]], а също така участва и в изграждането на фосфозахаридния гръбнак на [[РНК]]. Свързаната с нея [[дезоксирибоза]] е компонент на [[ДНК]]. Въглехидратите и техни производни влизат в състава на множество важни [[биомолекула|биомолекули]] играещи ключови роли в [[имунна система|имунната система]], [[оплождане]], защитата от [[патоген]]и, [[ембрион]]ално развитие.<ref>{{cite book |last = Maton |first = Anthea |coauthors = Jean Hopkins, Charles William McLaughlin, Susan Johnson, Maryanna Quon Warner, David LaHart, Jill D. Wright |title = Human Biology and Health |publisher = Prentice Hall |year = 1993 |location = Englewood Cliffs, New Jersey, USA |pages = 52 – 59 |isbn = 0-13-981176-1}}</ref>
:::::<math>\mbox{6CO}_2+\mbox{6H}_2\mbox{O} \to \mbox{C}_6\mbox{H}_{12}\mbox{O}_6+6\mbox{O}_2</math>
 
[[FileФайл:Glycogen.png|мини|250п|Структура на гликогена.]]
 
== Видове въглехидрати ==
'''[[Дезокси захар]]ите''' са монозахариди, при които една хидроксилна група е заместена с водороден атом. Най-известният представител на дезокси захарите е [[дезоксирибоза]]та, която участва в структурата на [[ДНК|дезоксирибонуклеиновата киселина]] (ДНК).
 
Особено място сред групата на въглехидратите заемат [[захарна киселина|захарните киселини ]] , производни на монозахаридите, при които карбонилната и/или терминална хидроксилна група е окислена до карбоксилна. Те се отличават с многообразни, но и жизнено важни биологични функции. Така например [[аскорбинова киселина|аскорбиновата киселина]] (витамин C) е както антиоксидант, така и кофактор участващ в редокс процесите; [[галактуронова киселина|галактуроновата киселина]] и [[идуронова киселина|идуроновата киселина]] са структурните компоненти на [[пектин]]а и дерматан сулфата и хепарина съответно. [[Глюкуронова киселина|глюкуроновата киселина]] е основен детоксикатор в човешкия организъм, а дериватите на [[глицеринова киселина|глицериновата киселина]] са централни метаболити в [[гликолиза]]та и други метаболитни пътища.
 
=== Дизахариди ===
Молекулите на полизахаридите са изградени от голям брой монозахаридни остатъци. За разлика от монозахаридите те нямат сладък вкус и са много малко разтворими във вода. Застъпени са широко както в растителни, така и в животински организми, където играят главно роля на резервна храна и на скелетно вещество. Групата на полизахаридите обхваща високомолекулни, [[колоид]]ни по природа въглехидрати. Едни от най-важните и най-разпространени полизахариди са нишестето, целулозата, гликогенът и хитинът.
 
[[FileФайл:Amylose2.svg|thumbмини|170px|Структура на [[амилоза]].]]
[[FileФайл:Amylopektin Sessel.svg|thumbмини|170px|Структура на [[амилопектин]].]]
 
=== Нишесте ===
Двата основни компонента изграждащи нишестето са [[амилоза]]та и [[амилопектин]]ът.
 
[[FileФайл:Cellulose strand.svg|thumbмини|260px|Паралелни целулозни молекули с [[водородна връзка|водородни връзки]] помежду им.]]
 
=== Целулоза ===
Гликогенът е аналог на [[нишесте]]то в [[растение|растенията]] и често е наричан животинска скорбяла. Гликогенът се открива под формата на гранули в [[цитозол]]а на много видове [[клетка|клетки]].
 
[[FileФайл:Chitin.svg|thumbмини|170px|Структура на хитина, с два [[N-ацетилглюкозамин]]ни мономера свързани с&beta;сβ-1,4 връзка.]]
 
=== Хитин ===
| journal=Journal of Internal Medicine
| year=1997 | volume=242
| pages=27&ndash;3327–33
| format=PDF | accessdate=2009-06-05
| doi=10.1046/j.1365-2796.1997.00170.x
Твърде голямата молекула на незахароподобните полизахариди (нишесте и целулоза) обяснява липсата на редуктивни и карбонилни свойства при тях. Оставащите в края на отделните макровериги свободни карбонилни групи са процентно много малка част от голямата полизахаридна молекула, така че свойствата им не могат да се проявят.
 
[[ImageФайл:glucose_oxidation.png|500px|Окисление на глюкоза]]<br style="clear:left;" />
 
=== Редукция ===
С карбонилната си група монозахаридите участват в почти всички присъединителни реакции, характерни за алдехидите, респективно кетоните. Глюкозата и фруктозата лесно присъединяват водород, при което се редуцират и преминават в шествалентния алкохол – [[сорбитол]].
 
[[ImageФайл:glucose_reduction.png|500px]]<br style="clear:left;" />
 
=== Реакции на хидроксилните групи, естерификация ===
Голямо значение имат естерите на целулозата с азотна киселина (целулозните нитрати) и с оцетната киселина (целулозните ацетати) за получаване на лакове, пластмаси (целулоид, целит, целон), изкуствена коприна, взривни вещества и др.
 
[[ImageФайл:glucose_OH_reactions.png|600px|]]
 
=== Хидролиза ===
 
== Въглехидрати и хранене ==
Богати на въглехидрати [[храна|храни]] са [[плод]]овете, [[Сладкарски изделия|сладкисладките]]те, газираните безалкохолни, [[хляб]]ът, [[макарони|макаронените изделия]], варивата, [[картоф]]ите, [[ориз]]ът и всички житни растения и продуктите приготвени от тях. Въглехидратите са основният източник на енергия за живите организми, макар че нито един въглехидрат не е есенциален (незаменим) за човека. Това се дължи на факта, че въглехидратите не са непосредствен градивен материал, за другите молекули и тялото може да си набавя необходимата енергия от [[протеин]]ите и [[мазнини]]те. <ref>[http://www.ajcn.org/cgi/content/full/75/5/951-a Is dietary carbohydrate essential for human nutrition? – Westman 75 (5): 951 – American Journal of Clinical Nutrition<!-- Bot generated title -->]</ref><ref>[http://jn.nutrition.org/cgi/reprint/136/5/1256?ijkey=ebf0450b5cf21e8d83dd43f62b5559254694f65f A High-Protein, High-Fat, Carbohydrate-Free Diet Reduces Energy Intake, Hepatic Lipogenesis, and Adiposity in Rats – Pichon et al. 136 (5): 1256 – Journal of Nutrition]</ref> [[Мозък]]ът и [[неврон]]ите не могат да използват мазнините като източник на енергия, а само глюкоза и в някои случаи така наречените [[кетонно тяло|кетонни тела]]. Човешкото тяло може да синтезира известно количество глюкоза в процес наречен [[глюконеогенеза]] от [[гликогенни аминокиселини|гликогенните аминокиселини]]<ref>{{cite journal |author=Brosnan J |title=Interorgan amino acid transport and its regulation |url=http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/133/6/2068S |journal=J Nuitr |volume=133 |issue=6 Suppl 1 |pages=2068S–2072S |date=1 Juneюни 2003|pmid=12771367 }}</ref><ref>{{cite journal |author=Young V, Ajami A |title=Glutamine: the emperor or his clothes? |url=http://jn.nutrition.org/cgi/content/full/131/9/2449S |journal=J Nutr |volume=131 |issue=9 Suppl |pages=2449S–59S; discussion 2486S–7S |date=1 Septemberсептември 2001|pmid=11533293 }}</ref> и [[глицерол]]ът участващ в структурата на мазнините и в редки случаи от [[мастна киселина|мастни киселини]]. Въглехидратите съдържат 15.8 [[джаул|килоджаулкилоджаула]]а (3.75 [[килокалория|килокалории]]), протеините 16.8 килоджаула (4 килокалории), (NB това е много относително според вида на белтъка, тъй като някои аминокиселини не могат да се използват като източник на енергия), а мазнините 37.8 килоджаула (9 килокалории) на грам. Въпреки, че не са най-богати на енергия, въглехидратите са предпочитаният източник на енергия от човешкия организъм, защото са много по-лесно и по-бързо метаболизируеми от мазнините.
 
Организмите не могат да метаболизират всички видове въглехидрати, с цел да си осигурят нужната енергия. За тази цел универсален източник на енергия е глюкозата. Много организми също така могат да метаболизират и други моно- и дизахариди, като предпочитана остава глюкозата. В ''[[Ешерихия коли]]'' например, ''lac'' оперонът експресира [[ензим]]ите нужни за разграждането на лактоза ако тя е налична в средата. Но ако в средата се срещат както лактоза така и глюкоза ''lac'' оперонът е потиснат, а в резултат се усвоява първоначално глюкозата. Някои полизахариди също са основен източник на енергия. Множество организми разграждат нишестето до глюкоза и усвояват енергията. Целулоза, хитин и арабиногликаните, обаче, не могат да бъдат усвоени от повечето организми. Тези полизахариди могат да се метаболизират от някои [[бактерия|бактерии]] и [[протисти]]. Преживните [[бозайници]] и термитите са развили хитър способ за усвояване на целулоза като за целта са подпомагани от микроорганизми обитаващи храносмилателния им тракт.