Обмін вуглеводів - Медицина, здоров’я
1.Класифікація та біологічна роль вуглеводів
Вуглеводи становлять незначну частину загальної сухої ваги тканин людського організму - трохи більше 2%, тоді як білки, наприклад, припадає до 45% сухої маси тіла. Тим не менш, вуглеводи виконують в організмі цілу низку життєво важливих функцій, беручи участь у структурній та метаболічній організації органів і тканин.
З хімічної точки зору вуглеводи є багатоатомними альдегідо- або кетоноспиртами або їх полімерами, причому мономерні одиниці в полімерах з'єднані між собою глікозидними зв'язками.
1.1. Класифікація вуглеводів.
Вуглеводи поділяються на три великі групи: моносахариди та їх похідні, олігосахариди та полісахариди.
1.1.1. Моносахариди у свою чергу діляться, по-перше, за характером карбонільної групи на альдози та кетози і, по-друге, за кількістю атомів вуглецю в молекулі на тріози, тетрози, пентози і т.д. Зазвичай моносахариди мають тривіальні назви: глюкоза, галактоза, рибоза, ксилоза та ін. 5-фосфат та ін.], уронові кислоти [галактуронова, глюкуронова, ідуронова та ін.], аміносахара
[глюкозамін, галактозамін та ін.], сульфатовані похідні уронових кислот, ацетильовані похідні аміносахарів та ін. Загальна кількість мономерів та їх похідних становить кілька десятків сполук, що не поступається наявній в організмі кількості індивідуальних амінокислот.
1.1.2. Олігосахариди, що є полімерами, мономерними одиницями яких є моносахариди або їх похідні. Число окремих мономерних блоківу полімері може досягати півтора або двох/не більше/десятків. Всі мономерні одиниці полімеру пов'язані глікозидними зв'язками. Олігосахариди у свою чергу діляться на гомоолігосахариди, що складаються з однакових мономерних блоків [мальтоза], і гетероолігосахариди - до їх складу входять різні мономерні одиниці [лактоза]. Здебільшого олігосахариди зустрічаються в організмі як структурні компоненти складніших молекул - гліколіпідів або глікопротеїдів. У вільному вигляді в організмі людини можуть бути виявлені мальтоза, причому мальтоза є проміжним продуктом розщеплення глікогену, і лактоза, що входить як резервний вуглевод в молоко жінок, що годують. Основну масу олігосахаридів в організмі людини складають гетероолігосахариди гліколіпідів та глікопротеїдів. Вони мають надзвичайно різноманітну структуру, обумовлену як різноманітністю мономерних одиниць, що входять до них, так і різноманітністю варіантів глікозидних зв'язків між мономерами в олігомері [a- і b-глікозидні зв'язки; зв'язки, що з'єднують різні атоми вуглецю в сусідніх мономерних одиницях: a – 1,4, a – 1,3, a – 1,6 та ін.
1.1.3. Полісахариди, що є полімерами, побудованими з моносахаридів або їх похідних, з'єднаних між собою глікозидними зв'язками, з числом мономерних одиниць від декількох десятків до декількох десятків тисяч. Ці полісахариди можуть з однакових мономерних одиниць, тобто. бути гомополісахаридами, або ж до їх складу можуть входити різні мономерні одиниці - тоді ми маємо справу з гетерополісахаридами. Єдиним гомополісахаридом в організмі людини є глікоген, що складається із залишків a-D – глюкози. Більш різноманітний набір гетерополісахаридів - в організмі присутні гіалуронова кислота,хондроїтинсульфати, кератансульфат, дерматансульфат, гепарансульфат та гепарин. Кожен з перелічених гетерополісахаридів складається з індивідуального набору мономерних одиниць.
1.2. Функції вуглеводів різних класів
Функції вуглеводів в організмі різноманітні і, звичайно, різні для різних класів сполук. Моносахариди та його похідні виконують, по-перше, енергетичну функцію: окислювальне розщеплення цих сполук дає організму 55-60 % необхідної ему энергии4. По-друге, проміжні продукти розпаду моносахаридів та їх похідних використовуються у клітинах для синтезу інших необхідних клітин речовин, у тому числі сполук інших класів; так, із проміжних продуктів метаболізму глюкози в клітинах можуть синтезуватися ліпіди та замінні амінокислоти, щоправда, в останньому випадку необхідне додаткове джерело атомів азоту аміногруп. По-третє, моносахариди та їх похідні виконують структурну функцію, будучи мономерними одиницями інших, більш складних молекул, таких як полісахариди або нуклеотиди.
Головною функцією гетероолігосахаридів є структурна функція – вони є структурними компонентами глікопротеїдів та гліколіпідів. У цій якості гетероолігосахариди беруть участь у реалізації глікопротеїдами цілого ряду функцій: регуляторної [гормони гіпофіза тиротропін та гонадотропіни - глікопротеїди],комунікативної [рецептори клітин - глікопротеїни], захисної [антитіла - глікопротеїни]. Крім того, гетероолігосахаридні блоки, входячи до складу гліколіпідів та глікопротеїдів, беруть участь у формуванні клітиннихмембран, утворюючи, наприклад, такий важливий елемент клітинної структури як глікоколікс.
Гетерополісахариди виконують в організмі структурну функцію - вони входять до складу глізамінопротеогліканів; останні, поряд із структурними білками типу колагену або еластину, формують міжклітинну речовину різних органів та тканин. Глікозамінопротеоггліканові агрегати, маючи сітчасту структуру, виконують функцію молекулярних фільтрів, що перешкоджають або сильно гальмують рух макромолекул у міжклітинному середовищі. Крім того, молекули гетерополісахаридів мають у своїй структурі безліч полярних та несучих негативний заряд угруповань, за рахунок яких вони можуть пов'язувати велику кількість води та катіонів, виконуючи роль своєрідних депо для цих молекул.
Функції деяких вуглеводів, що є в організмі, дуже специфічні. Так, гепарин є природним антикоагулянтом, він перешкоджає згортанню крові в судинах, а лактоза, про що вже згадувалося, є резервним вуглеводом жіночого молока.