कोशिका में कार्बोहाइड्रेट की संरचना और संरचना। पशु जीव अकार्बनिक पदार्थों से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं। वे उन्हें भोजन के साथ पौधों से प्राप्त करते हैं और ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में प्राप्त ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में उनका उपयोग करते हैं। जैविक पी

रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में, कार्बोहाइड्रेट में कई कार्बनिक यौगिक शामिल होते हैं। सबसे सामान्य अर्थों में, शर्करा और उनके डेरिवेटिव, जो हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किए जाते हैं, को इस वर्ग के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कार्बोहाइड्रेट सभी कार्बनिक यौगिकों का एक अनिवार्य घटक हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण इन पदार्थों की सभी प्रकार की अभिव्यक्तियों के बारे में बता सकता है।

जीवविज्ञान

जीवित जीवों की कोशिकाओं को बैटरी और ऊर्जा स्रोतों के रूप में कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता होती है। पौधों के शुष्क पदार्थ में 90% तक कार्बोहाइड्रेट होते हैं। जीवों के प्रतिनिधियों में भी उनकी कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट होते हैं - कुल शुष्क पदार्थ द्रव्यमान का 20% तक। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण इन मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों का मानकीकरण करता है और उन्हें एक दृश्य तरीके से प्रस्तुत करता है। कार्बोहाइड्रेट की संरचना को समझना, आंतरिक ढांचाइन कनेक्शनों में से सभी जीवित चीजों की नींव को समझने की कुंजी है, जीवन के रहस्य को समझने के लिए। इन पदार्थों को जानने की प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण है।

योजना

सभी ज्ञात कार्बोहाइड्रेट तीन बड़े समूहों में विभाजित हैं:

मोनोसेकेराइड;

डिसाकार्इड्स;

पॉलीसेकेराइड।

तीनों समूहों में अलग-अलग भौतिक-रासायनिक विशेषताएं हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और संरचना इन तीन स्तंभों पर आधारित है।

मोनोसैक्राइड

यह नाम सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट को दिया गया है, जो पानी से सरलतम कार्बनिक यौगिकों में टूट जाते हैं। मोनोसैकराइड का एक विशिष्ट उदाहरण ग्लूकोज है। रासायनिक संरचनायह पदार्थ सूत्र C 2 H 12 O 5 द्वारा व्यक्त किया जाता है। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण ग्लूकोज को सम्मानजनक पहला स्थान देता है। यह पदार्थ जानवरों और मनुष्यों के रक्त में फलों के रस में पाए जाने वाले मोनोसेकेराइड्स में सबसे महत्वपूर्ण है। अपने शुद्ध रूप में, ग्लूकोज सफेद पारभासी क्रिस्टल होता है जिसमें एक मीठा स्पष्ट स्वाद होता है। स्तनधारियों का पेशीय कार्य ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है। इस पदार्थ की आंतरिक संरचना संरचनात्मक सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है:

ग्लूकोज विभिन्न पॉलीसेकेराइड - स्टार्च या सेलूलोज़ के हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इसका उपयोग बढ़ाया पोषण के एक घटक के रूप में और एक दवा के रूप में किया जाता है।

फ्रुक्टोज एक और मोनोसेकेराइड है जो विभिन्न फलों और बेरी के रस में ग्लूकोज के साथ पाया जाता है; ग्लूकोज के साथ मिश्रित, यह शहद का हिस्सा है। यह दिखने में अपने पड़ोसी जैसा ही लगता है, लेकिन इसका स्वाद ज्यादा मीठा होता है। फ्रुक्टोज की संरचना चित्र में दिखाई गई है:

कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण मोनोसेकेराइड को उसी समूह में रखता है जैसे एल्डिहाइड और केनो अल्कोहल। ये सभी पदार्थ न केवल खुली श्रृंखला रूपों में, बल्कि चक्रीय रूप में भी प्रतिक्रिया कर सकते हैं। चक्रीय ग्लूकोज उन प्रजातियों में मौजूद हो सकता है जो पहले कार्बन परमाणु पर हाइड्रोक्सो समूह की स्थानिक व्यवस्था में एक दूसरे से भिन्न होती हैं। प्राकृतिक उत्पादों की संरचना में ग्लूकोज का चक्रीय α-सूत्र होता है। पानी में घुलने पर, यह चक्रीय बंधन एक श्रृंखला में बदल जाता है, और फिर β-सूत्र के अनुसार एक बंधन में बदल जाता है। ग्लूकोज के एक मानक जलीय घोल में इस पदार्थ की तीन संतुलन किस्में होती हैं।

डिसैक्राइड

तथाकथित कार्बोहाइड्रेट, जो गर्म होने पर जलीय समाधानखनिज एसिड या एंजाइम की उपस्थिति में, वे हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं और मोनोसेकेराइड के दो अणुओं में विघटित हो जाते हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण सुक्रोज को इस समूह का सबसे आम तत्व मानता है।

चुकंदर में सुक्रोज पाया जाता है और गन्ना की चीनी. उसकी रासायनिक सूत्र: सी 12 एच 22 ओ 11। कुछ फलों में इस पदार्थ की एक महत्वपूर्ण मात्रा सन्टी और मेपल के रस में मौजूद होती है। सुक्रोज सबसे महत्वपूर्ण खाद्य उत्पादों में से एक है। हाइड्रोलिसिस के दौरान, यह ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के अणुओं में टूट जाता है - परिणामी तत्वों का मिश्रण इनवर्ट शुगर का होता है, जिसका अध्ययन कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण द्वारा भी किया जाता है। सुक्रोज की आंतरिक संरचना की योजना नीचे प्रस्तुत की गई है:

पॉलिसैक्राइड

कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण में तीसरे समूह में पदार्थ शामिल हैं, जिसके क्षय के दौरान डिसाकार्इड्स बनते हैं, और उसके बाद - मोनोसैकराइड अणुओं के कई (सैकड़ों और हजारों)। इस खंड में कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और कार्य उनके हल्के भाइयों से काफी अलग हैं - उनका स्वाद मीठा नहीं होता है और ज्यादातर पानी में अघुलनशील होते हैं। इस समूह के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि सेल्युलोज (फाइबर) और स्टार्च हैं। इन कार्बोहाइड्रेट के अणुओं को दोहराई जाने वाली इकाइयों सी 6 एच 10 ओ 5 के साथ लंबी श्रृंखलाओं से बनाया गया है। ये लिंक ग्लूकोज के चक्रीय रूपों के अवशेष हैं जो पानी के अणु को खो चुके हैं और छह सदस्यों में परस्पर जुड़े हुए हैं। इसलिए, कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण सेल्यूलोज और स्टार्च दोनों के लिए एक ही सूत्र देता है, जिसे (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स के रूप में व्यक्त किया जाता है। अंतर इस तथ्य में निहित है कि स्टार्च में α-सूत्र की इकाइयाँ होती हैं, और सेल्युलोज में ग्लूकोज का β-सूत्र होता है।

स्टार्च का वर्णन सूत्र (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स द्वारा किया जाता है, जहां चर 4-5 हजार के मूल्यों तक पहुंच सकता है। यह पदार्थ प्रकाश संश्लेषण द्वारा विभिन्न पौधों के हरे रंग की शूटिंग में बनता है। इसे कंद, अनाज और प्रकंद में "रिजर्व में" जमा किया जा सकता है।

मानव पाचन तंत्र एंजाइमों की उपस्थिति में हाइड्रोलिसिस के माध्यम से स्टार्च को संसाधित करता है और इसे ग्लूकोज में तोड़ देता है, जिसे बाद में मनुष्यों द्वारा अवशोषित किया जाता है।

जटिल कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और कार्य

सेल्युलोज एक रेशेदार पदार्थ है जो है अभिन्न अंगविभिन्न पौधों की कोशिका झिल्ली। इसका सूत्र स्टार्च सूत्र के समान है - (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स। चेन लिंक की पुनरावृत्ति की संख्या 12 हजार तक पहुंच जाती है। सबसे शुद्ध प्राकृतिक सेल्यूलोज कपास के रेशे में पाया जाता है - 90% तक शुष्क पदार्थ। लकड़ी में, सेल्यूलोज पदार्थ के सूखे वजन के लगभग आधे हिस्से पर कब्जा कर लेता है। शंकुधारी वृक्ष प्रजातियों में, यह तत्व अपने साथियों - लिग्निन और हेमिकेलुलोज के साथ मौजूद होता है। सेल्युलोज और स्टार्च ठंडे पानी में नहीं घुलते हैं। गर्म करने पर, स्टार्च सूज जाता है, जिससे कोलाइडल विलयन बनता है।

सेल्युलोज पानी में तब भी नहीं घुलता जब उच्च तापमान. यह अल्कोहल में अघुलनशील, क्षार और कमजोर ऑक्सीकरण एजेंटों के लिए प्रतिरोधी है। सेल्युलोज का हाइड्रोलिसिस तभी संभव है जब इसे सल्फ्यूरिक जैसे सांद्र खनिज अम्लों में घोला जाए। जब इस तरह के घोल को गर्म किया जाता है, तो सेल्यूलोज टूट जाता है, जिससे एक चिपचिपा घोल बनता है। मोनोसैकेराइड इस प्रतिक्रिया के अंतिम उत्पाद हैं।

कार्बोहाइड्रेट का मूल्य

कई संबंधित विज्ञानों द्वारा कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण और संरचना का अध्ययन किया जाता है। दवा, रसायन, खाद्य, विनिर्माण उद्योगों में इन कार्बनिक पदार्थों का मूल्य काफी अधिक है। यह आशा की जाती है कि उदाहरणों के साथ कार्बोहाइड्रेट का उपरोक्त वर्गीकरण इन पदार्थों की प्रकृति और मानव आर्थिक गतिविधि में उनकी सबसे महत्वपूर्ण भूमिका का एक सामान्य विचार देगा।

कार्बोहाइड्रेट में पोषक तत्व शरीर के लिए ऊर्जा का एक आसान और किफायती स्रोत हैं। जटिल कार्बोहाइड्रेट हमेशा सरल कार्बोहाइड्रेट की तुलना में अधिक उपयोगी होते हैं, जो त्वचा के नीचे वसायुक्त ऊतक के जमाव में योगदान करते हैं। मोनोसैकराइड, ओलिगोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड को मूल कार्बोहाइड्रेट कहा जाता है। मोनोसेकेराइड मीठे राइबोज, डीऑक्सीराइबोज, ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, गैलेक्टोज का एक संयोजन है। पॉलीसेकेराइड में घुलनशील और मीठा सुक्रोज (गन्ना चीनी), माल्टोस (मीठा माल्ट), लैक्टोज (दूध चीनी) शामिल हैं। पॉलीसेकेराइड अवशिष्ट मोनोसैकराइड अणु होते हैं जिनमें सहसंयोजक बंधन होते हैं। वे स्टार्च, सेल्युलोज, काइटिन, स्टार्च में पाए जाते हैं।

सेल फ़ंक्शन के लिए कार्बोहाइड्रेट। पूरे जीव के सुचारू संचालन के लिए ऊर्जा का संचय कोशिका में कार्बोहाइड्रेट का मुख्य कार्य है। दहन (ऑक्सीकरण) के दौरान या जब अवायवीय स्थितियां बनती हैं (ऑक्सीजन की आपूर्ति के बिना), कार्बन कोशिकाओं के लिए ऊर्जा जारी करता है। कोशिकीय श्वसन ग्लूकोज द्वारा प्रदान किया जाता है। फ्रुक्टोज के बिना शरीर में जैविक प्रक्रियाएं असंभव हैं। अंकुरित बीज माल्टोज जमा करते हैं, और प्रकाश संश्लेषण सुक्रोज द्वारा प्रदान किया जाता है। कोशिकाओं के लिए इन सरल सुपाच्य ऊर्जा स्रोतों के बिना, प्रोटीन और वसा अणुओं का आदान-प्रदान नहीं होगा, लार ग्रंथियों और ग्रंथियों के रहस्य जो बलगम और अन्य महत्वपूर्ण यौगिक बनाते हैं, काम नहीं करेंगे।

मस्तिष्क के कार्य के लिए फलों और जामुनों से ग्लूकोज आवश्यक है। लीवर को निर्बाध गतिविधि और ग्लाइकोजन के लिए इसकी आवश्यकता होती है। फ्रुक्टोज को अवशोषित करने के लिए शरीर को अतिरिक्त इंसुलिन का उत्पादन करने की आवश्यकता नहीं होती है। यह मधुमेह रोगियों के लिए महत्वपूर्ण है। भोजन की कैलोरी सामग्री को कम करने के लिए फ्रुक्टोज की आवश्यकता होती है और यह शहद, फलों और जामुन में पाया जाता है। लैक्टोज - डेयरी उत्पादों में, माल्टोज - शहद में, माल्ट अर्क (गुड़), अंकुरित अनाज। सुक्रोज में मीठे फल और सब्जियां होती हैं: खुबानी, आड़ू, आलूबुखारा, चुकंदर, गाजर, साथ ही चुकंदर और बेंत, जिनसे चीनी प्राप्त की जाती है और कन्फेक्शनरी, मिठाई और चॉकलेट, पेस्ट्री, मीठे पेय में मिलाया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट का भंडारण कार्य। अतिरिक्त कार्बोहाइड्रेट कोशिकाओं में जमा हो जाते हैं और वसा, विशेष रूप से सुक्रोज के जमाव में योगदान करते हैं। ग्लाइकोजन के साथ स्टार्च एक ऊर्जा आपूर्तिकर्ता बन जाता है। वे मांसपेशियों के काम, लंबे समय तक भूख के दौरान कोशिका में लापता ऊर्जा की भरपाई करते हैं। यह कार्बोहाइड्रेट का भंडारण कार्य है। स्टार्च के स्रोत आटा उत्पाद, अनाज, फलियां और आलू हैं। स्टार्च वाले खाद्य पदार्थ शरीर द्वारा धीरे-धीरे पचते हैं, जहां यह इसे ग्लूकोज में तोड़ देता है। सूजी और चावल पचने में आसान होते हैं। फल और जामुन खाते समय, जिगर ग्लाइकोजन से संतृप्त होता है।

असंतृप्त (जटिल) कार्बोहाइड्रेट की भूमिका। असंतृप्त कार्बोहाइड्रेट चयापचय के लिए जिम्मेदार होते हैं। उनकी अनुपस्थिति या कमी में, वसा और प्रोटीन को लापता ऊर्जा, नमक चयापचय और गुर्दे की गतिविधि को बाधित करने, मस्तिष्क कोशिकाओं को जहर देने के लिए क्षतिपूर्ति करना पड़ता है। असंतृप्त कार्बोहाइड्रेट लाभकारी बैक्टीरिया के विकास को बढ़ावा देते हैं और आंतों की गतिशीलता को उत्तेजित करते हैं, वसा को हटाते हैं, चीनी के अवशोषण को धीमा करते हैं, कोलेस्ट्रॉल कम करते हैं, कब्ज और बवासीर को खत्म करते हैं और मधुमेह रोगियों के लिए इंसुलिन की खुराक को कम करते हैं।

वे फाइबर में पाए जाते हैं: सेल्यूलोज, हेमिकेलुलोज, लिग्निन, गोंद, पेक्टिन। कॉम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट में सब्जियां, फल, जामुन, खट्टे फल, गेहु का भूसा, जई। "सार"। कोशिका में कार्बोहाइड्रेट का मुख्य कार्य शरीर के लिए ऊर्जा का भंडारण करना है। कार्बोहाइड्रेट का भंडारण कार्य ऊर्जा के स्रोत का संचय है। जटिल असंतृप्त कार्बोहाइड्रेट - विकसित फायदेमंद बैक्टीरियाऔर आंतों को उत्तेजित करता है।

• रासायनिक प्रकृति और कार्बोहाइड्रेट की संरचना

• रसायनों के रूप में कार्बोहाइड्रेट की जैविक भूमिका

• मनुष्यों के लिए भोजन के रूप में कार्बोहाइड्रेट की जैविक भूमिका

• कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनके अणुओं में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट को तीन मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मोनो-, डी-, पॉलीसेकेराइड।

सरल(मोनोसैकराइड्स) और जटिल

• मोनोमर्स में हाइड्रोलाइज करने की क्षमता के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: सरल(मोनोसैकराइड्स) और जटिल(ऑलिगोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड)।

• सरल कार्बोहाइड्रेट के विपरीत, जटिल कार्बोहाइड्रेट को सरल कार्बोहाइड्रेट, मोनोमर्स बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता है।

• सरल कार्बोहाइड्रेट पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं और हरे पौधों में संश्लेषित होते हैं।

• मोनोसेकेराइड ऐसे कार्बोहाइड्रेट होते हैं जो हाइड्रोलाइज्ड नहीं होते हैं (पानी से "अपघटित" नहीं होते हैं): ट्रायोज़, टेट्रोज़, पेन्टोज़ (राइबोज़, डीऑक्सीराइबोज़), हेक्सोज़ (ग्लूकोज, फ्रक्टोज़, गैलेक्टोज़)।

• डिसाकार्इड्स कार्बोहाइड्रेट होते हैं जो मोनोसेकेराइड (सुक्रोज, माल्टोस, लैक्टोज) के दो अणुओं को बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड होते हैं।

• विभिन्न मोनो- और डिसाकार्इड्स का मीठा स्वाद अलग होता है। इस प्रकार, सबसे मीठा मोनोसैकराइड, फ्रुक्टोज, ग्लूकोज की तुलना में 1.5 गुना अधिक मीठा होता है, जिसे एक मानक के रूप में लिया जाता है। सुक्रोज ग्लूकोज से दोगुना मीठा होता है, और लैक्टोज से 4-5 गुना मीठा होता है, जो लगभग बेस्वाद होता है।

• पॉलीसेकेराइड - स्टार्च, ग्लाइकोजन, डेक्सट्रिन, सेल्युलोज - कई मोनोसैकराइड अणुओं को बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड होते हैं, सबसे अधिक बार ग्लूकोज।

• प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप पौधों की कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट बनते हैं, वे पशु कोशिकाओं के लिए ऊर्जा के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।

• ऊर्जा - 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में, 17.6 kJ निकलता है।

• कई कार्बोहाइड्रेट (स्टार्च, ग्लाइकोजन, सुक्रोज) एक भंडारण कार्य करते हैं, पोषक तत्वों के भंडार की भूमिका।

• कुछ (राइबोज और डीऑक्सीराइबोज), जो आरएनए और डीएनए का हिस्सा हैं, वंशानुगत जानकारी प्रसारित करने का कार्य करते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट जटिल प्रोटीन, एंजाइम, हार्मोन के निर्माण में शामिल होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट भी हेपरिन जैसे महत्वपूर्ण पदार्थ हैं (यह रक्त के थक्के को रोकता है)।

• संरचनात्मक कार्य - पॉलीसेकेराइड त्वचा, tendons, उपास्थि के पदार्थ का हिस्सा हैं।

• शर्करा के बहुलक होते हैं जो कोशिका झिल्ली का हिस्सा होते हैं; वे एक ही प्रकार की कोशिकाओं की परस्पर क्रिया, एक दूसरे की कोशिकाओं द्वारा मान्यता प्रदान करते हैं। (एक दूसरे को पहचानने की क्षमता का नुकसान घातक ट्यूमर कोशिकाओं की विशेषता है)।

• पौधों की उत्पत्ति के खाद्य पदार्थों में कार्बोहाइड्रेट बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं।

• मानव भोजन में सबसे अधिक पाया जाता है स्टार्चतथा चीनी.

• विभिन्न अनाज, आटा, आलू स्टार्च से भरपूर होते हैं।

• गाजर और चुकंदर में चीनी पाई जाती है।

• फलों की चीनी विशेष रूप से उपयोगी होती है: यह शरीर द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाती है।

• शहद, फल, जामुन फ्रूट शुगर से भरपूर होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट का जैविक महत्व:

• कार्बोहाइड्रेट एक संरचनात्मक कार्य करते हैं, अर्थात, वे विभिन्न सेलुलर संरचनाओं (उदाहरण के लिए, प्लांट सेल की दीवारों) के निर्माण में शामिल होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट पौधों में एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हैं (कोशिका की दीवारें, मृत कोशिकाओं की कोशिका भित्ति से युक्त, सुरक्षात्मक संरचनाएं - स्पाइक्स, रीढ़, आदि)।

• कार्बोहाइड्रेट एक प्लास्टिक कार्य करते हैं - वे पोषक तत्वों की आपूर्ति के रूप में संग्रहीत होते हैं, और वे जटिल अणुओं का भी हिस्सा होते हैं (उदाहरण के लिए, पेंटोस (राइबोज और डीऑक्सीराइबोज) एटीपी, डीएनए और आरएनए के निर्माण में शामिल होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट मुख्य ऊर्जा सामग्री हैं। जब 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है, तो 4.1 किलो कैलोरी ऊर्जा और 0.4 ग्राम पानी निकलता है।

• कार्बोहाइड्रेट आसमाटिक दबाव और परासरण नियमन प्रदान करने में शामिल होते हैं। इस प्रकार, रक्त में 100-110 मिलीग्राम /% ग्लूकोज होता है। रक्त का आसमाटिक दबाव ग्लूकोज की एकाग्रता पर निर्भर करता है।

• कार्बोहाइड्रेट एक रिसेप्टर कार्य करते हैं - कई ओलिगोसेकेराइड सेल रिसेप्टर्स या लिगैंड अणुओं के ग्रहणशील भाग का हिस्सा होते हैं।

• मनुष्यों और जानवरों के दैनिक आहार में कार्बोहाइड्रेट की प्रधानता होती है। शाकाहारियों को स्टार्च, फाइबर, सुक्रोज मिलता है। मांसाहारी मांस से ग्लाइकोजन प्राप्त करते हैं।

• पशु जीव अकार्बनिक पदार्थों से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं। वे उन्हें भोजन के साथ पौधों से प्राप्त करते हैं और ऑक्सीकरण प्रक्रिया में प्राप्त ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में उनका उपयोग करते हैं:

• Cx(H2O)y + xO2 → xCO2 + yH2O + ऊर्जा।

• पौधों की हरी पत्तियों में, प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बोहाइड्रेट बनते हैं - अकार्बनिक पदार्थों को शर्करा में परिवर्तित करने की एक अनूठी जैविक प्रक्रिया - कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) और पानी, जो सौर ऊर्जा के कारण क्लोरोफिल की भागीदारी के साथ होता है:

• xCO2 + yH2O → Cx(H2O)y + xO

• एक व्यक्ति को प्रति दिन 400 ग्राम कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता होती है, जिसमें से 80 ग्राम से अधिक चीनी नहीं होती है।

• अतिरिक्त कार्बोहाइड्रेट यकृत और मांसपेशियों में पशु शर्करा - ग्लाइकोजन के रूप में जमा होते हैं।

• कार्बोहाइड्रेट के अधिक सेवन से शरीर में वसा का जमाव हो जाता है। (कार्बोहाइड्रेट को वसा में बदला जा सकता है।)

• भोजन से कार्बोहाइड्रेट के मुख्य स्रोत हैं: ब्रेड, आलू, पास्ता, अनाज, मिठाई। शुद्ध कार्बोहाइड्रेट चीनी है। शहद, इसकी उत्पत्ति के आधार पर, 70-80% ग्लूकोज और फ्रुक्टोज होता है।

• भोजन में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा को इंगित करने के लिए एक विशेष ब्रेड यूनिट का उपयोग किया जाता है।

• इसके अलावा, फाइबर और पेक्टिन जो मानव शरीर द्वारा खराब पचते हैं, कार्बोहाइड्रेट समूह से जुड़े होते हैं।

• पेशे शारीरिक श्रम से संबंधित नहीं - 433 ग्राम।

• यंत्रीकृत श्रम के साथ पेशे -433g।

• छोटे पैमाने के मशीनीकरण के साथ पेशे -558g।

• भारी गैर-मशीनीकृत श्रम वाले पेशे - 631 ग्राम।

• मौखिक गुहा में कार्बोहाइड्रेट को सरल लोगों में पहचानने और टूटने की प्रक्रिया शुरू होती है। लार में इसके लिए एंजाइम होते हैं (ptyalin), जिसके काम को निकोटीन और अल्कोहल द्वारा धीमा या समाप्त किया जा सकता है।

• कार्बोहाइड्रेट का ग्लूकोज में अंतिम विघटन ग्रहणी में होता है। रक्त केशिकाओं में छोटी आंत के विली की दीवारों के माध्यम से अवशोषण होता है। रक्त वाहिकाएं ग्लूकोज को यकृत में ले जाती हैं। यकृत रक्त में ग्लूकोज की स्थिरता (0.8 -1.2 ग्राम / लीटर) को नियंत्रित करता है।

• मांसपेशियों की गतिविधि के लिए कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं। स्कूली बच्चों के पोषण में उत्तरार्द्ध प्रोटीन और वसा से चार गुना अधिक होना चाहिए, प्रति दिन 280-400 ग्राम।

• चीनी, शहद, जैम, कन्फेक्शनरी, सब्जियों और फलों में मौजूद आसानी से पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट (मोनो- और डिसैकराइड्स) महत्वपूर्ण हैं। दूध, जिसमें शुगर-लैक्टोज होता है, को भी इनका स्रोत माना जा सकता है।

• मिठाई की अनुशंसित मात्रा भोजन के बाद दी जानी चाहिए।

• वे एक विशिष्ट खाद्य अड़चन हैं जो तंत्रिका तंत्र के स्वर को सामान्य करते हैं।

• ब्रेड, अनाज और आलू में निहित स्टार्च द्वारा कार्बोहाइड्रेट की मुख्य आवश्यकता को पूरा किया जाना चाहिए। इसलिए, शिशु आहार प्रति दिन बड़ी मात्रा में बेकरी उत्पाद (300-400 ग्राम) और अनाज (35 ग्राम तक) प्रदान करता है।

• मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट पोषण से महत्वपूर्ण चयापचय संबंधी विकार होते हैं और संक्रमण के लिए शरीर के प्रतिरोध में कमी आती है। इसी समय, बच्चों के विकास और सामान्य विकास, मोटापा, पुष्ठीय रोगों की प्रवृत्ति और दंत क्षय के विकास में अंतराल है।

• 1 स्कूली बच्चों के तर्कसंगत पोषण में कार्बोहाइड्रेट का संतुलन इस प्रकार होना चाहिए: स्टार्च - 75%, आसानी से पचने योग्य कार्बोहाइड्रेट - 20%, पेक्टिन - 3%, फाइबर - कार्बोहाइड्रेट की कुल मात्रा का 2%।

• आहार के दैनिक ऊर्जा मूल्य का 55-60% कार्बोहाइड्रेट का हिस्सा होना चाहिए।

• फाइबर आंतों की गतिशीलता को उत्तेजित करने, लाभकारी आंतों के माइक्रोफ्लोरा को सामान्य करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

• पेक्टिन आंतों में पुटीय सक्रिय बैक्टीरिया के प्रजनन को रोकते हैं, शरीर से विषाक्त पदार्थों को हटाने को बढ़ावा देते हैं।

विषय 8. कार्बोहाइड्रेट। वर्गीकरण, संरचना, कार्य

विषय का अध्ययन करने के बाद, छात्र को चाहिए

- जानें: कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण के सिद्धांत; सबसे महत्वपूर्ण मोनो- और डिसाकार्इड्स की संरचना और स्टीरियोइसोमेरिज्म; मोनोसेकेराइड और उनके डेरिवेटिव के कार्यात्मक समूहों की प्रतिक्रियाशीलता; डिसाकार्इड्स के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधियों की संरचना और गुण; कार्बोहाइड्रेट की गुणात्मक प्रतिक्रियाएं;

- सक्षम हो: यह निर्धारित करें कि मोनोसेकेराइड उनके प्रक्षेपण सूत्रों के अनुसार डी- या एल-स्टीरियोकेमिकल श्रृंखला से संबंधित हैं या नहीं; चक्रीय रूपों में पेन्टोज और हेक्सोज की संरचना को ए- और बी-एनोमर्स के रूप में प्रतिनिधित्व करते हैं; कार्बोहाइड्रेट से जुड़ी रासायनिक प्रतिक्रियाओं में रासायनिक परिवर्तनों की दिशा और परिणाम की भविष्यवाणी करें; प्रतिक्रिया के रासायनिक आधार और देखे गए परिणाम के स्पष्टीकरण के साथ समाधान और जैविक तरल पदार्थ (टोलेंस अभिकर्मक के साथ परीक्षण, ट्रोमर परीक्षण) में मोनोसेकेराइड का पता लगाने के लिए प्रयोगात्मक गुणात्मक प्रतिक्रियाएं करें;

- खुद के लिए: कौशल स्वतंत्र कामसाहित्य के साथ: पॉलिमर और उनके संरचनात्मक घटकों की संरचना की पहचान और स्थापना के लिए तर्कसंगत दृष्टिकोण चुनना; कौशल सुरक्षित कामएक रासायनिक प्रयोगशाला में; अवलोकन कौशल रसायनिक प्रतिक्रियाऔर एक पूर्ण शोध प्रोटोकॉल के रूप में प्रयोगात्मक अध्ययनों से डेटा की प्रस्तुति।

कार्बोहाइड्रेट की संरचना, गुण और कार्य

कार्बोहाइड्रेट प्राकृतिक कार्बनिक पदार्थों का एक वर्ग है जो पॉलीहाइड्रिक एल्डिहाइड या कीटो अल्कोहल या उनके संघनन उत्पाद हैं)।

कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप पौधों में कार्बोहाइड्रेट बनते हैं। पशु कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं होते हैं, और उन्हें प्राप्त करते हैं पौधे भोजन. कार्बोहाइड्रेट सभी जीवित जीवों का हिस्सा हैं और पृथ्वी पर सबसे आम कार्बनिक पदार्थों में से एक हैं। कार्बोहाइड्रेट के कार्य:

- संरचनात्मक और सहायक कार्य (सेल्युलोज पादप कोशिका की दीवारों का मुख्य संरचनात्मक घटक है, काइटिन कवक में समान कार्य करता है, और आर्थ्रोपोड्स के एक्सोस्केलेटन को कठोरता भी प्रदान करता है);

- सुरक्षात्मक कार्य (कुछ पौधों में सुरक्षात्मक संरचनाएं होती हैं: स्पाइक्स, रीढ़, आदि, जिसमें मृत कोशिकाओं की कोशिका भित्ति होती है;

- ऊर्जा कार्य (जब 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है, तो 4.1 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है);

- भंडारण समारोह (कार्बोहाइड्रेट आरक्षित पोषक तत्वों के रूप में कार्य करते हैं: जानवरों में ग्लाइकोजन, पौधों में स्टार्च और इंसुलिन);

- आसमाटिक कार्य (रक्त सहित शरीर में आसमाटिक दबाव के नियमन में भाग लें);

- रिसेप्टर फ़ंक्शन (वे कई सेल रिसेप्टर्स के समझने वाले हिस्से का हिस्सा हैं)।

कई कार्बोहाइड्रेट और उनके डेरिवेटिव का उपयोग फार्मेसी और दवा में किया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट दो वर्गों में विभाजित हैं: सरल और जटिल। सरल कार्बोहाइड्रेट (मोनोसेकेराइड, मोनोसेस) हाइड्रोलाइज्ड नहीं होते हैं, जटिल कार्बोहाइड्रेट सरल कार्बोहाइड्रेट अणुओं के निर्माण के साथ हाइड्रोलाइज करने में सक्षम होते हैं।

कीटो समूह वाले सरल कार्बोहाइड्रेट को केटोज कहा जाता है, और एल्डिहाइड समूह को एल्डोज कहा जाता है। कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर, मोनोज़ को ट्रायोज़ (तीन कार्बन परमाणु), टेट्रोज़ (चार परमाणु), पेंटोस (पाँच परमाणु), हेक्सोज़ (छह परमाणु) और हेप्टोस (सात परमाणु) में विभाजित किया जाता है।

यदि किसी जटिल कार्बोहाइड्रेट के जल-अपघटन के दौरान साधारण कार्बोहाइड्रेट के 2 से 10 अणु बनते हैं, तो ऐसे जटिल कार्बोहाइड्रेटओलिगोसेकेराइड कहा जाता है। सरल कार्बोहाइड्रेट अणुओं की एक बड़ी संख्या (कई हजार तक) बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड कार्बोहाइड्रेट को पॉलीसेकेराइड कहा जाता है। पॉलीसेकेराइड उच्च आणविक भार यौगिक हैं। इनमें शामिल हैं, उदाहरण के लिए, स्टार्च, ग्लाइकोजन और सेल्युलोज। यदि पॉलीसेकेराइड एक मोनोसैकेराइड के अवशेषों से निर्मित होते हैं, तो उन्हें होमोपॉलीसेकेराइड कहा जाता है; यदि विभिन्न मोनोसेकेराइड के अवशेषों से, तो - हेटरोपॉलीसेकेराइड।

कार्बोहाइड्रेट अणु मिश्रित बायोपॉलिमर का हिस्सा होते हैं, जैसे कि जटिल प्रोटीन (ग्लाइकोप्रोटीन, प्रोटीयोग्लाइकेन्स) या जटिल लिपिड (ग्लाइकोलिपिड)।

जब मोनोसेकेराइड कम हो जाते हैं, तो पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल (पॉलीओल्स) बनते हैं, जिन्हें एल्डिटॉल कहा जाता है। एल्डोज को पुनर्स्थापित करने पर, केवल एक उत्पाद (पॉलीओल) प्राप्त होता है, किटोसिस को बहाल करते समय, दो पॉलीओल्स का मिश्रण प्राप्त होता है, क्योंकि कार्बन परमाणु, जो कीटो समूह का हिस्सा था, कमी के बाद असममित हो जाता है और इसके लिए अंतरिक्ष में ओएच समूह और हाइड्रोजन परमाणु की दोहरी व्यवस्था संभव है।

मोनोसेकेराइड ऑक्सीकरण उत्पादों की संरचना और संरचना मोनोस की प्रकृति और ऑक्सीकरण की स्थिति (मुख्य रूप से ऑक्सीकरण एजेंट की ताकत पर) पर निर्भर करती है। कीटोसिस में एल्डोज अधिक आसानी से ऑक्सीकृत हो जाते हैं।

हल्के ऑक्सीकरण एजेंटों (सिल्वर ऑक्साइड, कॉपर हाइड्रॉक्साइड का अमोनिया घोल) की कार्रवाई के तहत, एल्डोज़ को एल्डोनिक एसिड में बदल दिया जाता है (एल्डिहाइड समूह को एक अम्लीय कार्बोनिल समूह में ऑक्सीकृत किया जाता है)। एक मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट की मदद से - पतला नाइट्रिक एसिड - एल्डोज (एल्डिहाइड और प्राथमिक अल्कोहल) के अंतिम समूह एक साथ एक कार्बोक्सिल समूह में ऑक्सीकृत हो जाते हैं, जिससे एल्डेरिक (चीनी) एसिड बनता है। शरीर में, एंजाइमों की भागीदारी के साथ, प्राथमिक अल्कोहल समूह को ऑक्सीकृत किया जा सकता है, जबकि परिणामस्वरूप एल्डिहाइड समूह अनॉक्सिडाइज़्ड रहता है। ऐसी प्रतिक्रियाओं के उत्पादों को यूरोनिक एसिड कहा जाता है। किटोसिस का ऑक्सीकरण मजबूत ऑक्सीकरण एजेंटों की कार्रवाई के तहत होता है और कार्बन कंकाल के विनाश के साथ होता है। बॉन्ड ब्रेकिंग दो तरह से हो सकता है: पहले और दूसरे के बीच, और दूसरे और तीसरे कार्बन परमाणुओं के बीच भी। इस मामले में, सभी टर्मिनल कार्बन परमाणुओं को कार्बोक्सिल समूहों के गठन के साथ ऑक्सीकृत किया जाता है।

I. कार्बोहाइड्रेट की संरचना

19 वीं शताब्दी में प्रस्तावित "कार्बोहाइड्रेट" शब्द इस धारणा पर आधारित था कि सभी कार्बोहाइड्रेट में 2 घटक होते हैं - कार्बन और पानी, और उनकी मौलिक संरचना को सामान्य सूत्र C m (H 2 O) n द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। यद्यपि इस नियम के अपवाद हैं और यह बिल्कुल सटीक नहीं है, फिर भी, निर्दिष्ट परिभाषा समग्र रूप से कार्बोहाइड्रेट के वर्ग के सरलतम लक्षण वर्णन की अनुमति देती है। इसके अलावा, "कार्बोहाइड्रेट" शब्द को "ग्लाइसाइड्स" से बदलने के लिए रासायनिक नामकरण पर आयोग का एक प्रयास विफल रहा। नया शब्द व्यापक रूप से स्वीकार नहीं किया गया था। "कार्बोहाइड्रेट" शब्द ने जड़ें जमा ली हैं और इसे आम तौर पर मान्यता प्राप्त है।

कार्बोहाइड्रेट को उनके घटक मोनोमर्स की मात्रा के आधार पर 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मोनोसेकेराइड, ओलिगोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड।

ए मोनोसैकराइड्स

मोनोसैकेराइड एक कार्बोनिल समूह वाले पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के व्युत्पन्न हैं। कार्बोनिल समूह के अणु में स्थिति के आधार पर, मोनोसेकेराइड को एल्डोज और केटोज में विभाजित किया जाता है।

संरचना द्वारा मोनोसैकराइड को सरल कार्बोहाइड्रेट के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि वे पाचन के दौरान हाइड्रोलाइज्ड नहीं होते हैं, जटिल लोगों के विपरीत, जो सरल कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस पर विघटित होते हैं। मोनोसेकेराइड के मुख्य प्रतिनिधियों की संरचना अंजीर में दिखाई गई है। 7-1.

मानव भोजन (फल, शहद, जूस) में थोड़ी मात्रा में मोनोसेकेराइड होते हैं, मुख्य रूप से ग्लूकोज और फ्रुक्टोज।

शर्कराएक एल्डोहेक्सोज है। यह रैखिक और चक्रीय रूपों में मौजूद हो सकता है। ग्लूकोज का चक्रीय रूप, थर्मोडायनामिक रूप से बेहतर, कारण बनता है रासायनिक गुणग्लूकोज। सभी हेक्सोज की तरह, ग्लूकोज में 4 असममित कार्बन परमाणु होते हैं, जो स्टीरियोइसोमर्स की उपस्थिति का निर्धारण करते हैं। 16 स्टीरियोइसोमर्स का निर्माण संभव है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण डी- और एल-ग्लूकोज हैं। इस प्रकार के समावयवी एक दूसरे को प्रतिबिम्बित करते हैं (चित्र 7-2)।

पांचवें कार्बन परमाणु के सापेक्ष एच- और ओएच-समूहों का स्थान निर्धारित करता है कि ग्लूकोज डी- या एल-श्रृंखला से संबंधित है या नहीं। स्तनधारियों के शरीर में, मोनोसेकेराइड डी-कॉन्फ़िगरेशन में होते हैं, क्योंकि इसके परिवर्तन को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम ग्लूकोज के इस रूप के लिए विशिष्ट होते हैं। समाधान में, जब मोनोसेकेराइड का चक्रीय रूप बनता है, तो 2 और आइसोमर्स (α- और β-isomers) बनते हैं, जिन्हें एनोमर्स कहा जाता है, जो C के सापेक्ष H- और OH-समूहों की एक निश्चित रचना को दर्शाता है, (चित्र 7- 3))। α-D-ग्लूकोज में, OH समूह वलय के तल के नीचे स्थित होता है, जबकि β-D-ग्लूकोज में, इसके विपरीत, यह वलय के तल के ऊपर होता है।

फ्रुक्टोजकेटोहेक्सोज है (कीटोग्रुप दूसरे कार्बन परमाणु पर स्थित है)। फ्रुक्टोज, ग्लूकोज की तरह, चक्रीय रूप में मौजूद होता है, जिससे α- और β-anomers बनते हैं (चित्र 7-4)।

B. मोनोसैकेराइड की अभिक्रियाएँ

हाइड्रॉक्सिल, एल्डिहाइड और कीटोन समूहों की उपस्थिति मोनोसेकेराइड को अल्कोहल, एल्डिहाइड या कीटोन की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की अनुमति देती है। ये प्रतिक्रियाएं काफी असंख्य हैं। इस खंड में, उनमें से केवल कुछ का ही वर्णन किया जाएगा, और मुख्य रूप से सबसे बड़े जैविक महत्व के।

इस खंड में, मोनोसेकेराइड की मुख्य प्रतिक्रियाओं को डी-ग्लूकोज (छवि 7-5) के उदाहरण का उपयोग करके माना जाता है, हालांकि यह ध्यान में रखना चाहिए कि अन्य मोनोसेकेराइड, साथ ही साथ उनके डेरिवेटिव भी चयापचय में भाग लेते हैं। कार्बोहाइड्रेट।

उत्परिवर्तन, या विसंगति -मोनोसैकेराइड्स के विसंगतिपूर्ण रूपों का परस्पर रूपांतरण, α- और β-रूपों के एनोमर्स समाधान में संतुलन की स्थिति में हैं। जब यह संतुलन पहुंच जाता है, तो उत्परिवर्तन होता है - पाइरन रिंग का खुलना और बंद होना और, तदनुसार, मोनोसैकराइड के पहले कार्बन पर एच- और ओएच-समूहों की व्यवस्था में बदलाव।

ग्लाइकोसाइड का निर्माण।ग्लाइकोसिडिक बंधन महान जैविक महत्व का है, क्योंकि यह इस बंधन की मदद से है कि ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड की संरचना में मोनोसेकेराइड के सहसंयोजक बंधन को अंजाम दिया जाता है। जब एक ग्लाइकोसिडिक बंधन बनता है, तो एक मोनोसेकेराइड का एनोमेरिक ओएच समूह दूसरे के ओएच समूह के साथ बातचीत करता है।

चावल। 7-3.α - तथाβ डी-ग्लूकोज के एनोमर्स।

चावल। 7-4.α - तथा β डी-फ्रुक्टोज के एनोमर्स।

मोनोसैकराइड या अल्कोहल। इस मामले में, एक पानी का अणु अलग हो जाता है और एक ओ-ग्लाइकोसिडिक बंधन बनता है। सभी रैखिक ओलिगोमर्स (डिसाकार्इड्स को छोड़कर) या पॉलिमर में दो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के निर्माण में शामिल मोनोमर अवशेष होते हैं, केवल एक ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड बनाने वाले टर्मिनल अवशेषों को छोड़कर। कुछ ग्लाइकोसिडिक अवशेष तीन ग्लाइकोसिडिक बांड बना सकते हैं, जो शाखित ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड के लिए विशिष्ट है। ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड में एक मुक्त एनोमेरिक ओएच समूह के साथ एक टर्मिनल मोनोसैकराइड अवशेष हो सकता है जो ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में उपयोग नहीं किया जाता है। इस मामले में, रिंग खोलने से एक मुक्त कार्बोनिल समूह का निर्माण हो सकता है जो ऑक्सीकरण करने में सक्षम है। ऐसे ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड में कम करने वाले गुण होते हैं और इसलिए उन्हें कम करना या कम करना कहा जाता है (चित्र 7-6)।

एक मोनोसेकेराइड का एनोमेरिक ओएच समूह अन्य यौगिकों के एनएच 2 समूह के साथ बातचीत कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन बन सकता है। एक समान बंधन न्यूक्लियोटाइड और ग्लाइकोप्रोटीन में मौजूद है (चित्र 7-7)।

ईथरीकरण।यह मोनोसैकेराइड के ओएच समूहों और विभिन्न एसिड के बीच एस्टर बंधन के गठन की प्रतिक्रिया है। फॉस्फोएस्टर, मोनोसेकेराइड के एस्टर और फॉस्फोरिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ग्लूकोज के चयापचय में एक विशेष स्थान

चावल। 7-6. पॉलीसेकेराइड की संरचना। ए।α-1,4- और α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधों का निर्माण। बी।एक रैखिक पॉलीसेकेराइड की संरचना: 1 - मोनोमर्स के बीच α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड; 2 - गैर-कम करने वाला अंत (विसंगति कार्बन पर एक मुक्त कार्बोनिल समूह का निर्माण असंभव है); 3 - कम करने वाला अंत (अनोमेरिक कार्बन पर एक मुक्त कार्बोनिल समूह के गठन के साथ अंगूठी का उद्घाटन संभव है)।

चावल। 7-7. ग्लाइकोप्रोटीन में O- और N-ग्लाइकोसिडिक बंधों का निर्माण। 1 - शतावरी के एमाइड समूह और मोनोसैकराइड के ओएच समूह के बीच एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन; 2 - सेरीन के OH समूह और एक मोनोसैकेराइड के OH समूह के बीच O-ग्लाइकोसिडिक बंधन।

ग्लूकोज-6-फॉस्फेट पर कब्जा कर लेता है। ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का निर्माण एटीपी-निर्भर प्रतिक्रिया के दौरान होता है जिसमें किनेसेस के समूह से संबंधित एंजाइम शामिल होते हैं। इस प्रतिक्रिया में एटीपी फॉस्फेट समूह के दाता के रूप में कार्य करता है। मोनोसैकेराइड के फॉस्फोएस्टर एटीपी के उपयोग के बिना भी बन सकते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज-1-फॉस्फेट ग्लाइकोजन से एच 3 पीओ 4 की भागीदारी के साथ बनता है। मोनोसैकेराइड फॉस्फोएस्टर का शारीरिक महत्व इस तथ्य में निहित है कि वे चयापचय रूप से सक्रिय संरचनाएं हैं। मोनोसैकराइड फास्फारिलीकरण प्रतिक्रिया भी चयापचय के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिका झिल्लीइन यौगिकों के लिए थोड़ा पारगम्य, अर्थात्। कोशिका मोनोसेकेराइड को इस तथ्य के कारण बरकरार रखती है कि वे फॉस्फोराइलेटेड रूप में हैं।

ऑक्सीकरण और कमी।जब ग्लूकोज -CHO और -CH 2 OH के अंतिम समूह ऑक्सीकृत होते हैं, तो 3 अलग-अलग डेरिवेटिव बनते हैं। -CHO समूह के ऑक्सीकरण से ग्लूकोनिक अम्ल बनता है। यदि अंतिम समूह -CH 2 OH ऑक्सीकरण से गुजरता है, तो ग्लुकुरोनिक एसिड बनता है। और यदि दोनों अंतिम समूह ऑक्सीकृत हो जाते हैं, तो सैकरिक अम्लजिसमें 2 कार्बोक्सिल समूह होते हैं। पहले कार्बन की कमी से चीनी अल्कोहल - सोर्बिटोल का निर्माण होता है।

बी ओलिगोसेकेराइड्स

ओलिगोसेकेराइड में ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े कई (दो से दस तक) मोनोसैकराइड अवशेष होते हैं। डिसाकार्इड्स सबसे आम ओलिगोमेरिक कार्बोहाइड्रेट हैं जो मुक्त रूप में पाए जाते हैं, अर्थात। अन्य यौगिकों से असंबंधित। रासायनिक प्रकृति से, डिसैकराइड ग्लाइकोसाइड होते हैं जिनमें α- या β-कॉन्फ़िगरेशन में ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े 2 मोनोसेकेराइड होते हैं। भोजन में मुख्य रूप से सुक्रोज, लैक्टोज और माल्टोज जैसे डिसैकराइड होते हैं (चित्र 7-8)।

सुक्रोज- एक डिसैकराइड जिसमें α-D-ग्लूकोज और β-D-फ्रुक्टोज होता है जो एक α,β-1,2-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़ा होता है। सुक्रोज में, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अवशेषों के दोनों एनोमेरिक ओएच समूह ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल होते हैं। इसलिए, सुक्रोज एक कम करने वाली चीनी नहीं है। सुक्रोज एक मीठा स्वाद के साथ घुलनशील डिसैकराइड है। सुक्रोज का स्रोत पौधे हैं, विशेष रूप से चुकंदर, गन्ना। उत्तरार्द्ध सुक्रोज के तुच्छ नाम के उद्भव की व्याख्या करता है - "गन्ना चीनी"।

लैक्टोज- दूध चीनी; स्तनधारी दूध में सबसे महत्वपूर्ण डिसैकराइड। पर गाय का दूधमानव दूध में 5% तक लैक्टोज होता है - 8% तक। लैक्टोज में, डी-गैलेक्टोज अवशेष के पहले कार्बन परमाणु के एनोमेरिक ओएच समूह को β-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा डी-ग्लूकोज (β-1,4-बॉन्ड) के चौथे कार्बन परमाणु से जोड़ा जाता है। चूंकि ग्लूकोज अवशेषों का एनोमेरिक कार्बन परमाणु ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल नहीं है, इसलिए लैक्टोज एक कम करने वाली चीनी है।

माल्टोसआंशिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड स्टार्च युक्त उत्पादों के साथ आता है, उदाहरण के लिए, माल्ट, बीयर। आंतों में स्टार्च के टूटने से माल्टोज भी बनता है। माल्टोस में दो डी-ग्लूकोज अवशेष होते हैं जो एक α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

आइसोमाल्टोज- आंत में स्टार्च के टूटने के दौरान बनने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। इसमें दो डी-ग्लूकोज अवशेष होते हैं, लेकिन ये मोनोसेकेराइड एक α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

डी पॉलीसेकेराइड्स

पॉलीसेकेराइड के बीच संरचनात्मक अंतर द्वारा निर्धारित किया जाता है:

• श्रृंखला बनाने वाले मोनोसेकेराइड की संरचना;
• श्रृंखला में मोनोमर्स को जोड़ने वाले ग्लाइकोसिडिक बांड का प्रकार;
• श्रृंखला में मोनोसैकराइड अवशेषों का क्रम।

मोनोसैकराइड अवशेषों की संरचना के आधार पर, पॉलीसेकेराइड को विभाजित किया जा सकता है होमोपॉलीसेकेराइड्स(सभी मोनोमर्स समान हैं) और हेटरोपॉलीसेकेराइड्स(मोनोमर्स अलग हैं)। दोनों प्रकार के पॉलीसेकेराइड में मोनोमर्स और शाखित दोनों की रैखिक व्यवस्था हो सकती है।

उनके द्वारा किए जाने वाले कार्यों के आधार पर, पॉलीसेकेराइड को 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• आरक्षित पॉलीसेकेराइड जो एक ऊर्जा कार्य करते हैं। ये पॉलीसेकेराइड शरीर द्वारा आवश्यकतानुसार उपयोग किए जाने वाले ग्लूकोज के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। इन कार्बोहाइड्रेट का आरक्षित कार्य उनकी बहुलक प्रकृति द्वारा प्रदान किया जाता है। पॉलिसैक्राइड

• मोनोसेकेराइड की तुलना में कम घुलनशील, इसलिए वे आसमाटिक दबाव को प्रभावित नहीं करते हैं और इसलिए कोशिका में जमा हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, स्टार्च - पौधों की कोशिकाओं में, ग्लाइकोजन - पशु कोशिकाओं में;

• संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड जो यांत्रिक शक्ति के साथ कोशिकाओं और अंगों को प्रदान करते हैं (खंड 15 देखें);
• पॉलीसेकेराइड, जो बाह्य मैट्रिक्स का हिस्सा हैं, ऊतकों के निर्माण के साथ-साथ कोशिकाओं के प्रसार और भेदभाव में भाग लेते हैं। बाह्य मैट्रिक्स पॉलीसेकेराइड पानी में घुलनशील और अत्यधिक हाइड्रेटेड होते हैं (खंड 15 देखें)।

मानव भोजन में ज्यादातर पॉलीसेकेराइड होते हैं पौधे की उत्पत्ति- स्टार्च, सेल्यूलोज। एक पशु पॉलीसेकेराइड, ग्लाइकोजन, कम मात्रा में प्रवेश करता है।

स्टार्च- आहार का सबसे महत्वपूर्ण कार्बोहाइड्रेट घटक। यह पौधों का एक आरक्षित पॉलीसेकेराइड है, जो अनाज (गेहूं, मक्का, चावल, आदि) के साथ-साथ पौधों के बल्ब, तना और कंद (लगभग) में सबसे बड़ी मात्रा (सूखे पदार्थ के वजन से 45% तक) में निहित है। आलू में 65%)। स्टार्च एक शाखित पॉलीसेकेराइड है जिसमें ग्लूकोज अवशेष (होमोग्लाइकेन) होता है। यह पौधों की कोशिकाओं में कणिकाओं के रूप में पाया जाता है और व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील होता है।

स्टार्च अमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन से बना होता है (चित्र 7-9)। एमाइलोज एक अनियंत्रित पॉलीसेकेराइड है जिसमें 200-300 ग्लूकोज अवशेष होते हैं जो एक α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। ग्लूकोज अवशेषों के α-कॉन्फ़िगरेशन के कारण, पॉलीसेकेराइड श्रृंखला में एक पेचदार रचना होती है। जब स्टार्च के घोल में आयोडीन मिलाया जाता है तो नीला रंग ऐसे सर्पिल की उपस्थिति के कारण होता है। एमाइलोपेक्टिन में एक शाखित संरचना होती है। ब्रांचिंग के स्थानों में, ग्लूकोज अवशेष α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। रैखिक क्षेत्रों में लगभग 20-25 ग्लूकोज अवशेष होते हैं। इस मामले में, एक पेड़ जैसी संरचना बनती है, जिसमें केवल एक एनोमेरिक ओएच समूह होता है। स्टार्च एक उच्च आणविक भार यौगिक है जिसमें सैकड़ों हजारों ग्लूकोज अवशेष होते हैं। इसका आणविक भार लगभग 10 5 -10 8 D होता है।

सेल्यूलोज(फाइबर) पौधों का मुख्य संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड है। यह पृथ्वी पर सबसे आम कार्बनिक यौगिक है। पौधों की कोशिका भित्ति में सेल्यूलोज का अनुपात 40-50% होता है। सेल्युलोज का आणविक भार लगभग 10 6 डी है, अणु की लंबाई 6-8 माइक्रोन तक पहुंच सकती है।

सेल्युलोज एक रैखिक होमोग्लाइकेन पॉलीसेकेराइड है जो ग्लूकोज अवशेषों से β-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा परस्पर जुड़ा होता है। पाचन तंत्रमानव में एंजाइम नहीं होते हैं जो पॉलीसेकेराइड में β-बॉन्ड को हाइड्रोलाइज करते हैं। इसलिए, सेल्युलोज एक अप्रयुक्त कार्बोहाइड्रेट है, लेकिन यह खाद्य घटक पाचन के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक है।

ग्लाइकोजन- जानवरों और मनुष्यों के पॉलीसेकेराइड। पौधों में स्टार्च की तरह, पशु कोशिकाओं में ग्लाइकोजन एक आरक्षित कार्य करता है, लेकिन चूंकि भोजन में केवल थोड़ी मात्रा में ग्लाइकोजन होता है, इसलिए इसका कोई पोषण मूल्य नहीं होता है।

ग्लाइकोजन स्टार्च का एक संरचनात्मक एनालॉग है, लेकिन इसमें उच्च स्तर की शाखाएं होती हैं: प्रत्येक 10 ग्लूकोज अवशेषों के लिए लगभग एक α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधन होता है।