मानव शरीर में ऊर्जा के स्रोत। प्रोटीन, वसा, कार्बोहाइड्रेट - मानव शरीर के लिए ऊर्जा के स्रोत

जीवित जीवों के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा है। फोटोट्रॉफ़ - पौधे और प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीव - जटिल कार्बनिक पदार्थों (वसा, प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, आदि) के संश्लेषण के लिए सीधे प्रकाश ऊर्जा का उपयोग करते हैं, जो ऊर्जा के द्वितीयक स्रोत हैं। हेटरोट्रॉफ़, जिसमें जानवर शामिल हैं, पौधों द्वारा संश्लेषित कार्बनिक पदार्थों के ऑक्सीकरण के दौरान जारी रासायनिक ऊर्जा का उपयोग करते हैं।

बायोएनेरगेटिक प्रक्रियाओं को ऊर्जा के उत्पादन और संचय की प्रक्रियाओं और प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है जिसमें संग्रहीत ऊर्जा के कारण उपयोगी कार्य किया जाता है (चित्र। 1.1)। प्रकाश संश्लेषण पृथ्वी पर मुख्य जैव ऊर्जा प्रक्रिया है। यह फोटोफिजिकल, फोटोकैमिकल और डार्क की एक जटिल मल्टीस्टेज प्रणाली है जैव रासायनिक प्रक्रियाएं, जिसमें सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा ऊर्जा के रासायनिक या विद्युत रासायनिक रूपों में परिवर्तित हो जाती है। पहले मामले में, यह जटिल कार्बनिक अणुओं में निहित ऊर्जा है, और दूसरे में, झिल्ली पर प्रोटॉन ढाल की ऊर्जा, जिसे रासायनिक रूप में भी परिवर्तित किया जाता है। प्रकाश संश्लेषक जीवों में, सूर्य के प्रकाश के क्वांटा को क्लोरोफिल अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है और उनके इलेक्ट्रॉनों को बढ़ी हुई ऊर्जा के साथ उत्तेजित अवस्था में स्थानांतरित कर दिया जाता है। यह क्लोरोफिल अणुओं में उत्तेजित इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा के कारण है कि कार्बन डाइऑक्साइड और पानी के सरल अणुओं से फोटोट्रोफ की प्रकाश संश्लेषक प्रणाली ग्लूकोज और अन्य कार्बनिक अणुओं (एमिनो एसिड, फैटी एसिड, न्यूक्लियोटाइड, आदि) को संश्लेषित करती है, जिससे कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन , वसा बाद में शरीर और न्यूक्लिक एसिड में निर्मित होते हैं। इन प्रतिक्रियाओं का उत्पाद आणविक ऑक्सीजन भी है।

प्रकाश संश्लेषण की मुख्य प्रतिक्रियाओं का समग्र समीकरण:

6 सीओ 2 + 6 एच 2 ओ सी 6 एच 12 ओ 6 (ग्लूकोज) + 6 ओ 2,

कहाँ पे एचएन -फोटॉन ऊर्जा।

प्रकाश संश्लेषण की वैश्विक भूमिका असाधारण रूप से महान है। सौर विकिरण की शक्ति लगभग 10 26 W है। लगभग 2 10 17 डब्ल्यू इससे पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है, और इस मूल्य के लगभग 4 10 13 डब्ल्यू का उपयोग प्रकाश संश्लेषक जीवों द्वारा कार्बनिक पदार्थों के संश्लेषण के लिए किया जाता है (समोइलोव, 2004)। यह ऊर्जा पृथ्वी पर जीवन का निर्वाह करती है। इसके कारण, प्रति वर्ष लगभग 7,510 10 टन बायोमास संश्लेषित होता है (कार्बन के संदर्भ में)। वहीं, समुद्र में फाइटोप्लांकटन द्वारा लगभग 4 10 10 टन कार्बन और जमीन पर पौधों और प्रकाश संश्लेषक सूक्ष्मजीवों द्वारा 3.510 10 टन कार्बन तय किया जाता है।

मानव भोजन के रूप में प्रकाश संश्लेषण के उत्पादों का उपभोग करता है, मुख्य रूप से पौधों द्वारा उत्पादित कार्बनिक पदार्थों को खाता है या पौधों को खाने वाले जानवरों द्वारा दूसरे रूप से उत्पादित होता है, और ईंधन के रूप में, जो प्रकाश संश्लेषण के पहले संग्रहीत उत्पादों द्वारा उपयोग किया जाता है - तेल और कोयला (बाकी ऊर्जा परमाणु और पनबिजली संयंत्रों द्वारा प्रदान की जाती है)।)

फोटोट्रॉफिक जीवों द्वारा संचित ऊर्जा का निष्कर्षण और उसके बाद के उपयोग को पोषण और श्वसन की प्रक्रियाओं में किया जाता है। पाचन तंत्र से गुजरते समय, भोजन को कुचल दिया जाता है, कोशिकाएं नष्ट हो जाती हैं और बायोपॉलिमर (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, वसा और कार्बोहाइड्रेट) कम आणविक भार मोनोमर्स (एमिनो एसिड, न्यूक्लियोटाइड, फैटी एसिड और शर्करा) में टूट जाते हैं, जो अवशोषित हो जाते हैं। आंत में रक्त और पूरे शरीर में ले जाया जाता है। उनसे, कोशिकाएं उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रॉनों को ले जाने वाले हाइड्रोजन परमाणुओं को निकालती हैं, जिनकी ऊर्जा को आंशिक रूप से एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट (एटीपी) अणुओं के रूप में संग्रहीत किया जा सकता है। एटीपी ऊर्जा का एक सार्वभौमिक स्रोत है, जिसका उपयोग बैटरी के रूप में किया जाता है, जहां और जब उपयोगी कार्य की आवश्यकता होती है।

बेसिक का अगला वर्ग रासायनिक यौगिकहमारा शरीर - कार्बोहाइड्रेट।साधारण खाद्य शर्करा के रूप में कार्बोहाइड्रेट हम सभी को अच्छी तरह से ज्ञात हैं (रासायनिक रूप से, यह है सुक्रोज) या स्टार्च।
कार्बोहाइड्रेट सरल और जटिल में विभाजित हैं। साधारण कार्बोहाइड्रेट (मोनोसैकराइड्स) में से, मनुष्यों के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज।
जटिल कार्बोहाइड्रेट हैं oligosaccharides(डिसाकार्इड्स: सुक्रोज, लैक्टोज, आदि) और गैर-शर्करा जैसे कार्बोहाइड्रेट - पॉलीसैकराइड(स्टार्च, ग्लाइकोजन, फाइबर, आदि)।
मोनोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड शरीर पर उनके शारीरिक प्रभाव में भिन्न होते हैं। आहार में आसानी से पचने योग्य मोनो- और डिसाकार्इड्स का अधिक उपयोग रक्त शर्करा के स्तर में तेजी से वृद्धि में योगदान देता है, जो मधुमेह मेलेटस (डीएम) और मोटापे के रोगियों के लिए नकारात्मक हो सकता है।
पॉलीसेकेराइड बहुत अधिक धीरे-धीरे विभाजित होते हैं छोटी आंत. इसलिए, रक्त में शर्करा की मात्रा में वृद्धि धीरे-धीरे होती है। ऐसे में स्टार्च (रोटी, अनाज, आलू, पास्ता) से भरपूर खाद्य पदार्थों का सेवन अधिक फायदेमंद होता है।
स्टार्च के साथ विटामिन शरीर में प्रवेश करते हैं, खनिज पदार्थअपच आहार तंतु. उत्तरार्द्ध में फाइबर और पेक्टिन शामिल हैं।
सेल्यूलोज(सेल्यूलोज) आंतों, पित्त पथ के कामकाज पर अनुकूल नियामक प्रभाव डालता है, भोजन के ठहराव को रोकता है जठरांत्र पथकोलेस्ट्रॉल के उन्मूलन को बढ़ावा देता है। फाइबर युक्त खाद्य पदार्थों में गोभी, चुकंदर, बीन्स, राई का आटा आदि शामिल हैं।
पेक्टिन पदार्थफलों, पत्तियों, तनों के हरे भागों के गूदे का हिस्सा हैं। वे विभिन्न विषाक्त पदार्थों (भारी धातुओं सहित) को सोखने में सक्षम हैं। मुरब्बा, मुरब्बा, जैम, मार्शमॉलो में कई पेक्टिन पाए जाते हैं, लेकिन इनमें से अधिकांश पदार्थ कद्दू के गूदे में पाए जाते हैं, जो कैरोटीन (विटामिन ए का अग्रदूत) से भी भरपूर होता है।
मानव शरीर के लिए अधिकांश कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा का तेजी से पचने योग्य स्रोत हैं। हालांकि, कार्बोहाइड्रेट बिल्कुल आवश्यक पोषक तत्व नहीं हैं। उनमें से कुछ, जैसे कि हमारी कोशिकाओं के लिए सबसे महत्वपूर्ण ईंधन - ग्लूकोज, को अन्य रासायनिक यौगिकों, विशेष रूप से अमीनो एसिड या लिपिड से काफी आसानी से संश्लेषित किया जा सकता है।
हालांकि, कार्बोहाइड्रेट की भूमिका को कम करके नहीं आंका जाना चाहिए। तथ्य यह है कि वे न केवल शरीर में जल्दी से जलने में सक्षम हैं, इसे पर्याप्त मात्रा में ऊर्जा प्रदान करने के लिए, बल्कि आरक्षित रूप में संग्रहीत करने के लिए भी हैं ग्लाइकोजन- प्रसिद्ध वनस्पति स्टार्च के समान एक पदार्थ। ग्लाइकोजन के हमारे मुख्य भंडार यकृत या मांसपेशियों में केंद्रित होते हैं। यदि शरीर की ऊर्जा आवश्यकताओं में वृद्धि होती है, उदाहरण के लिए, एक महत्वपूर्ण के साथ शारीरिक गतिविधि, तो ग्लाइकोजन भंडार आसानी से जुटाए जाते हैं, ग्लाइकोजन ग्लूकोज में बदल जाता है, और यह पहले से ही हमारे शरीर की कोशिकाओं और ऊतकों द्वारा ऊर्जा वाहक के रूप में उपयोग किया जाता है।

सरल कार्बोहाइड्रेट का खतरा!

यरुशलम (इज़राइल) और येल (यूएसए) विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिक प्रयोगों की एक श्रृंखला आयोजित करने के बाद इस तरह के निष्कर्ष पर पहुंचे।

मेलानोप्लस फीमुरुब्रम प्रजाति के टिड्डों को दो पिंजरों में रखा गया था, जिनमें से एक पिसौरिना मीरा मकड़ियों से भी भरा हुआ था - उनके प्राकृतिक शत्रु. कार्य केवल शिकारियों के प्रति उनकी प्रतिक्रिया को ट्रैक करने के लिए टिड्डों को डराने के लिए था, इसलिए मकड़ियों को उनके मंडियों को चिपकाकर "थूथन" प्रदान किया गया था। टिड्डों ने गंभीर तनाव का अनुभव किया, परिणामस्वरूप, उनके शरीर में चयापचय में बहुत वृद्धि हुई और एक "क्रूर" भूख दिखाई दी - उन लोगों के साथ सादृश्य द्वारा जो चिंतित होने पर बहुत सारी मिठाई खाते हैं। टिड्डों ने खा लिया लघु अवधिबड़ी मात्रा में कार्बोहाइड्रेट, जिनमें से हाइड्रोकार्बन शरीर द्वारा पूरी तरह से अवशोषित होता है।

इसके अलावा, "ओवरईटिंग" टिड्डे, जैसा कि यह निकला, मृत्यु के बाद पारिस्थितिकी तंत्र को नुकसान पहुंचा सकता है। वैज्ञानिकों ने अपने शरीर के अवशेषों को मिट्टी के नमूनों में रखकर जहां ह्यूमस प्रक्रिया हुई थी, इसकी खोज की। अध्ययन में कहा गया है कि प्रयोगशाला में मृदा माइक्रोबियल गतिविधि में 62% और क्षेत्र में 19% की गिरावट आई है।

प्रयोग के परिणामों का परीक्षण करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक "रीयल-टाइम" रासायनिक मॉडल बनाया, जिसमें वास्तविक टिड्डों के कंकालों को अलग-अलग अनुपात में कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन और चिटिन के प्राकृतिक प्रोटोटाइप जैसे कार्बनिक "क्रिसालिस" से बदल दिया गया। प्रयोगों के परिणामों से पता चला कि टिड्डों के अवशेषों में नाइट्रोजन (प्रोटीन में निहित) का प्रतिशत जितना अधिक होगा, मिट्टी में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन की प्रक्रिया उतनी ही बेहतर होगी।

कार्बनिक कार्बोहाइड्रेट

कार्बोहाइड्रेट

कार्बनिक यौगिक एक जीवित जीव के कोशिका द्रव्यमान का औसतन 20-30% बनाते हैं। इनमें जैविक बहुलक शामिल हैं: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट, साथ ही वसा और कई छोटे हार्मोन अणु, वर्णक, एटीपी, आदि। विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं में कार्बनिक यौगिकों की असमान मात्रा शामिल होती है। जटिल कार्बोहाइड्रेट-पॉलीसेकेराइड पौधों की कोशिकाओं में प्रबल होते हैं, जबकि जानवरों में प्रोटीन और वसा अधिक होते हैं। फिर भी, किसी भी प्रकार की कोशिकाओं में कार्बनिक पदार्थों का प्रत्येक समूह समान कार्य करता है: यह ऊर्जा प्रदान करता है, एक निर्माण सामग्री है।

1. कार्बोहाइड्रेट का संक्षिप्त सारांश

कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिक होते हैं जो एक या अधिक अणुओं से बने होते हैं। साधारण शर्करा. कार्बोहाइड्रेट का दाढ़ द्रव्यमान 100 से 1,000,000 Da (डाल्टन द्रव्यमान, लगभग एक हाइड्रोजन परमाणु के द्रव्यमान के बराबर) के बीच होता है। उनका सामान्य सूत्र आमतौर पर Cn(H2O)n (जहाँ n कम से कम तीन होता है) के रूप में लिखा जाता है। 1844 में पहली बार इस शब्द को घरेलू वैज्ञानिक के. श्मिड (1822-1894) ने पेश किया था।

यौगिकों के इस समूह के पहले ज्ञात प्रतिनिधियों के विश्लेषण के आधार पर "कार्बोहाइड्रेट" नाम उत्पन्न हुआ। यह पता चला कि इन पदार्थों में कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं, और उनमें हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या का अनुपात पानी के समान होता है: दो हाइड्रोजन परमाणु - एक ऑक्सीजन परमाणु। इस प्रकार, उन्हें कार्बन और पानी का संयोजन माना जाता था। भविष्य में, कई कार्बोहाइड्रेट जो इस स्थिति को पूरा नहीं करते थे, ज्ञात हो गए, लेकिन "कार्बोहाइड्रेट" नाम अभी भी आम तौर पर स्वीकार किया जाता है। एक पशु कोशिका में, कार्बोहाइड्रेट 2-5% से अधिक नहीं की मात्रा में पाए जाते हैं। पादप कोशिकाएँ कार्बोहाइड्रेट में सबसे समृद्ध होती हैं, जहाँ कुछ मामलों में उनकी सामग्री 90% शुष्क द्रव्यमान (उदाहरण के लिए, आलू के कंद, बीज में) तक पहुँच जाती है।

2. कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण

कार्बोहाइड्रेट के तीन समूह हैं: मोनोसेकेराइड, या साधारण शर्करा (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज); ओलिगोसेकेराइड - साधारण शर्करा (सुक्रोज, माल्टोस) के लगातार 2-10 जुड़े अणुओं से युक्त यौगिक; पॉलीसेकेराइड में 10 से अधिक चीनी अणु (स्टार्च, सेलूलोज़) होते हैं।

3. मोनो- और डिसैकराइड्स के संगठन की संरचनात्मक और कार्यात्मक विशेषताएं: संरचना; प्रकृति में ढूँढना; प्राप्त करना। व्यक्तिगत प्रतिनिधियों की विशेषताएं

मोनोसैकेराइड पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के कीटोन या एल्डिहाइड डेरिवेटिव हैं। कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणु जो अपनी संरचना बनाते हैं, उनका अनुपात 1:2:1 है। साधारण शर्करा का सामान्य सूत्र (CH2O)n है। कार्बन कंकाल की लंबाई (कार्बन परमाणुओं की संख्या) के आधार पर, उन्हें विभाजित किया जाता है: ट्रायोज़-सी3, टेट्रोज़-सी4, पेंटोस-सी5, हेक्सोज-सी6, आदि। इसके अलावा, शर्करा में विभाजित हैं:

ऐल्डिहाइड समूह वाले ऐल्डोस C=O होते हैं। इनमें शामिल हैं | | एच ग्लूकोज:

एच एच एच एच एच
CH2OH - सी - सी - सी - सी - सी
| | | | \\
ओह ओह ओह ओह ओह

केटोज जिसमें कीटोन समूह होता है - सी-। उनके लिए, उदाहरण के लिए, || फ्रुक्टोज को संदर्भित करता है।

समाधान में, पेंटोस से शुरू होने वाली सभी शर्करा का चक्रीय रूप होता है; रैखिक रूप में, केवल ट्रायोज़ और टेट्रोज़ मौजूद हैं। जब चक्रीय रूप का निर्माण होता है, तो एल्डिहाइड समूह का ऑक्सीजन परमाणु सहसंयोजक रूप से श्रृंखला के अंतिम कार्बन परमाणु से बंध जाता है, जिसके परिणामस्वरूप हेमिसिटल्स (एल्डोस के मामले में) और हेमीकेटल्स (केटोस के मामले में) बनते हैं।

मोनोसैकेराइड्स के लक्षण, व्यक्तिगत प्रतिनिधि

टेट्रोज में से, चयापचय प्रक्रियाओं में एरिथ्रोसिस सबसे महत्वपूर्ण है। यह चीनी प्रकाश संश्लेषण के मध्यवर्ती उत्पादों में से एक है। पेंटोस प्राकृतिक परिस्थितियों में मुख्य रूप से अधिक जटिल पदार्थों के अणुओं के घटक के रूप में पाए जाते हैं, जैसे कि पेंटोसैन नामक जटिल पॉलीसेकेराइड, साथ ही साथ वनस्पति मसूड़े। पेंटोस इन सार्थक राशि(10-15%) लकड़ी, भूसे में पाए जाते हैं। प्रकृति में, अरबी मुख्य रूप से पाया जाता है। यह चेरी गोंद, चुकंदर और अरबी गोंद में पाया जाता है, जहां से इसे प्राप्त किया जाता है। जानवरों और पौधों की दुनिया में राइबोज और डीऑक्सीराइबोज का व्यापक रूप से प्रतिनिधित्व किया जाता है; ये शर्करा हैं जो न्यूक्लिक एसिड आरएनए और डीएनए के मोनोमर्स बनाते हैं। राइबोज अरबिनोज के एपिमेराइजेशन द्वारा प्राप्त किया जाता है।

Xylose पुआल, चोकर, लकड़ी और सूरजमुखी की भूसी में निहित पॉलीसेकेराइड ज़ाइलोसन के हाइड्रोलिसिस द्वारा बनता है। उत्पादों विभिन्न प्रकार के xylose किण्वन लैक्टिक, एसिटिक, साइट्रिक, स्यूसिनिक और अन्य एसिड हैं। Xylose मानव शरीर द्वारा खराब अवशोषित होता है। कुछ प्रकार के यीस्ट को उगाने के लिए जाइलोज युक्त हाइड्रोलिसेट्स का उपयोग किया जाता है, उनका उपयोग खेत जानवरों को खिलाने के लिए प्रोटीन स्रोत के रूप में किया जाता है। जब जाइलोज को कम किया जाता है, तो जाइलिटोल अल्कोहल प्राप्त होता है, इसका उपयोग मधुमेह रोगियों के लिए चीनी के विकल्प के रूप में किया जाता है। Xylitol व्यापक रूप से एक नमी स्टेबलाइजर और प्लास्टिसाइज़र (कागज उद्योग, इत्र, सिलोफ़न उत्पादन में) के रूप में उपयोग किया जाता है। यह कई सर्फेक्टेंट, वार्निश, चिपकने वाले के उत्पादन में मुख्य घटकों में से एक है।

हेक्सोज में से, सबसे व्यापक रूप से वितरित ग्लूकोज, फ्रक्टोज, गैलेक्टोज, उनके सामान्य सूत्र- 6Н12О6।

ग्लूकोज (अंगूर चीनी, डेक्सट्रोज) अंगूर और अन्य मीठे फलों के रस में और जानवरों और मनुष्यों में कम मात्रा में पाया जाता है। ग्लूकोज सबसे महत्वपूर्ण डिसाकार्इड्स का हिस्सा है - गन्ना और अंगूर शर्करा। उच्च आणविक भार पॉलीसेकेराइड, यानी स्टार्च, ग्लाइकोजन (पशु स्टार्च) और सेल्युलोज, पूरी तरह से विभिन्न तरीकों से एक दूसरे से जुड़े ग्लूकोज अणुओं के अवशेषों से निर्मित होते हैं। ग्लूकोज कोशिकाओं के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है।

मानव रक्त शर्करा में 0.1-0.12% होता है, संकेतक में कमी से तंत्रिका और मांसपेशियों की कोशिकाओं की महत्वपूर्ण गतिविधि का उल्लंघन होता है, कभी-कभी आक्षेप या बेहोशी के साथ। रक्त में ग्लूकोज का स्तर तंत्रिका तंत्र और ग्रंथियों के एक जटिल तंत्र द्वारा नियंत्रित होता है। आंतरिक स्राव. बड़े पैमाने पर गंभीर अंतःस्रावी रोगों में से एक - मधुमेह- अग्न्याशय के आइलेट क्षेत्रों के हाइपोफंक्शन के साथ जुड़ा हुआ है। यह ग्लूकोज के लिए मांसपेशियों और वसा कोशिकाओं की झिल्ली की पारगम्यता में उल्लेखनीय कमी के साथ है, जिससे रक्त में ग्लूकोज की मात्रा में वृद्धि होती है, साथ ही साथ मूत्र में भी।

चिकित्सीय प्रयोजनों के लिए ग्लूकोज शुद्धिकरण - पुनर्क्रिस्टलीकरण - जलीय या जल-अल्कोहल समाधान से तकनीकी ग्लूकोज द्वारा प्राप्त किया जाता है। ग्लूकोज का उपयोग कपड़ा उत्पादन में और कुछ अन्य उद्योगों में कम करने वाले एजेंट के रूप में किया जाता है। दवा में, शुद्ध ग्लूकोज का उपयोग कई बीमारियों के लिए रक्त में इंजेक्शन के समाधान के रूप में और गोलियों के रूप में किया जाता है। इससे विटामिन सी प्राप्त होता है।

गैलेक्टोज, ग्लूकोज के साथ, कुछ ग्लाइकोसाइड और पॉलीसेकेराइड का हिस्सा है। गैलेक्टोज अणुओं के अवशेष सबसे जटिल बायोपॉलिमर का हिस्सा हैं - गैंग्लियोसाइड्स, या ग्लाइकोस्फिंगोलिपिड्स। वे मनुष्यों और जानवरों के तंत्रिका नोड्स (गैन्ग्लिया) में पाए जाते हैं और मस्तिष्क के ऊतकों में भी पाए जाते हैं, एरिथ्रोसाइट्स में प्लीहा में। गैलेक्टोज मुख्य रूप से हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है। दूध चीनी.

फ्रुक्टोज (फ्रूट शुगर) मुक्त अवस्था में फलों, शहद में पाया जाता है। यह कई जटिल शर्करा का एक घटक है, उदाहरण के लिए गन्ना की चीनीजिससे इसे हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। कुछ पौधों में निहित एक जटिल संरचित उच्च-आणविक पॉलीसेकेराइड इनुलिन बनाता है। फ्रुक्टोज भी इन्यूलिन से प्राप्त होता है। फ्रुक्टोज एक मूल्यवान खाद्य चीनी है; यह सुक्रोज से 1.5 गुना मीठा और ग्लूकोज से 3 गुना मीठा होता है। यह शरीर द्वारा अच्छी तरह से अवशोषित होता है। जब फ्रुक्टोज कम हो जाता है, तो सोर्बिटोल और मैनिटोल बनते हैं। मधुमेह रोगियों के आहार में चीनी के विकल्प के रूप में सोर्बिटोल का उपयोग किया जाता है; इसके अलावा, इसका उपयोग एस्कॉर्बिक एसिड (विटामिन सी) के उत्पादन के लिए किया जाता है। ऑक्सीकृत होने पर फ्रुक्टोज टार्टरिक और ऑक्सालिक एसिड देता है।

डिसाकार्इड्स विशिष्ट चीनी जैसे पॉलीसेकेराइड हैं। ये ठोस या गैर-क्रिस्टलीकरण सिरप हैं, जो पानी में अत्यधिक घुलनशील हैं। अनाकार और क्रिस्टलीय डिसैकराइड दोनों आमतौर पर तापमान की एक सीमा पर पिघलते हैं और आमतौर पर विघटित होते हैं। डिसाकार्इड्स दो मोनोसेकेराइड्स के बीच संक्षेपण प्रतिक्रिया से बनते हैं, आमतौर पर हेक्सोज। दो मोनोसैकेराइड के बीच के बंधन को ग्लाइकोसिडिक बंधन कहा जाता है। यह आमतौर पर पड़ोसी मोनोसैकराइड इकाइयों (1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड) के पहले और चौथे कार्बन परमाणुओं के बीच बनता है। इस प्रक्रिया को अनगिनत बार दोहराया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप विशाल पॉलीसेकेराइड अणुओं का निर्माण होता है। एक बार मोनोसैकेराइड इकाइयों को आपस में जोड़ने के बाद, उन्हें अवशेष कहा जाता है। इस प्रकार, माल्टोस में दो ग्लूकोज अवशेष होते हैं।

सबसे आम डिसाकार्इड्स माल्टोस (ग्लूकोज + ग्लूकोज), लैक्टोज (ग्लूकोज + गैलेक्टोज), और सुक्रोज (ग्लूकोज + फ्रुक्टोज) हैं।

विच्छेदन के व्यक्तिगत प्रतिनिधि

माल्टोस (माल्ट शुगर) का सूत्र C12H22O11 है। नाम माल्टोज़ प्राप्त करने की विधि के संबंध में उत्पन्न हुआ: यह माल्ट (लैटिन माल्टम - माल्ट) के संपर्क में आने पर स्टार्च से प्राप्त होता है। हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, माल्टोस ग्लूकोज के दो अणुओं में विभाजित हो जाता है:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

स्टार्च के हाइड्रोलिसिस में माल्ट चीनी एक मध्यवर्ती उत्पाद है, यह पौधों और जानवरों के जीवों में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है। गन्ने की चीनी की तुलना में माल्ट चीनी बहुत कम मीठी होती है (समान सांद्रता में 0.6 गुना)।

लैक्टोज (दूध चीनी)। इस डिसैकराइड का नाम दूध से इसकी तैयारी के कारण उत्पन्न हुआ (लैटिन लैक्टम - दूध से)। हाइड्रोलिसिस पर, लैक्टोज ग्लूकोज और गैलेक्टोज में टूट जाता है:

दूध से लैक्टोज प्राप्त होता है: गाय का दूधइसमें 4-5.5%, महिलाओं के दूध में - 5.5-8.4% होता है। हाइग्रोस्कोपिसिटी की अनुपस्थिति में लैक्टोज अन्य शर्करा से भिन्न होता है: यह नम नहीं होता है। दूध चीनी का उपयोग दवा की तैयारी और शिशुओं के लिए भोजन के रूप में किया जाता है। सुक्रोज की तुलना में लैक्टोज 4 या 5 गुना कम मीठा होता है।

सुक्रोज (बेंत या चुकंदर)। यह नाम इसके उत्पादन के संबंध में या तो चुकंदर या गन्ने से उत्पन्न हुआ। गन्ना चीनी कई सदियों ईसा पूर्व के लिए जाना जाता है। केवल XVIII सदी के मध्य में। यह डिसैकराइड चुकंदर में और केवल 19वीं शताब्दी की शुरुआत में खोजा गया था। यह एक उत्पादन वातावरण में प्राप्त किया गया था। सुक्रोज पौधे की दुनिया में बहुत आम है। पत्तियों और बीजों में हमेशा थोड़ी मात्रा में सुक्रोज होता है। यह फलों (खुबानी, आड़ू, नाशपाती, अनानास) में भी पाया जाता है। मेपल और ताड़ के रस, मकई में इसकी बहुत अधिक मात्रा होती है। यह सबसे प्रसिद्ध और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली चीनी है। जब हाइड्रोलाइज्ड, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज इससे बनते हैं:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

ग्लूकोज और फ्रुक्टोज की समान मात्रा का मिश्रण, जो गन्ने की चीनी के व्युत्क्रम (बायीं ओर घोल के दाएं घुमाव के हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया में परिवर्तन के कारण) के परिणामस्वरूप होता है, इनवर्ट शुगर (रोटेशन इनवर्जन) कहलाता है। प्राकृतिक उलटी चीनी शहद है, जिसमें मुख्य रूप से ग्लूकोज और फ्रुक्टोज होते हैं।

सुक्रोज प्राप्त होता है भारी मात्रा में. चुकंदर में 16-20% सुक्रोज, गन्ना - 14-26% होता है। धुले हुए बीट को कुचल दिया जाता है और लगभग 80 डिग्री तापमान वाले पानी के साथ उपकरण में सुक्रोज को बार-बार निकाला जाता है। परिणामी तरल, जिसमें सुक्रोज के अलावा, विभिन्न अशुद्धियों की एक बड़ी संख्या होती है, को चूने के साथ इलाज किया जाता है। चूना कैल्शियम लवण, साथ ही प्रोटीन और कुछ अन्य पदार्थों के रूप में कई कार्बनिक अम्लों को अवक्षेपित करता है। एक ही समय में चूने का हिस्सा गन्ने की चीनी में घुलनशील होता है ठंडा पानीकैल्शियम शर्करा, जो कार्बन डाइऑक्साइड के उपचार से नष्ट हो जाती हैं।

कैल्शियम कार्बोनेट के अवक्षेप को निस्पंदन द्वारा अलग किया जाता है, आगे शुद्धिकरण के बाद छानना निर्वात में वाष्पित हो जाता है जब तक कि एक भावपूर्ण द्रव्यमान प्राप्त नहीं हो जाता। सुक्रोज के अलग किए गए क्रिस्टल को सेंट्रीफ्यूज का उपयोग करके अलग किया जाता है। इस प्रकार कच्ची दानेदार चीनी प्राप्त की जाती है, जिसमें एक पीला रंग, एक भूरे रंग की मातृ शराब, एक गैर-क्रिस्टलीकरण सिरप (चुकंदर गुड़, या गुड़) होता है। चीनी को शुद्ध (परिष्कृत) और प्राप्त किया जाता है तैयार उत्पाद.

4. बायोपॉलिमर की जैविक भूमिका - पॉलीसेकेराइड्स

पॉलीसेकेराइड उच्च-आणविक (1,000,000 दा तक) बहुलक यौगिक होते हैं जिनमें बड़ी संख्या में मोनोमर्स - शर्करा होते हैं, उनका सामान्य सूत्र Cx (H2O) y है। पॉलीसेकेराइड का सबसे आम मोनोमर ग्लूकोज, मैनोज, गैलेक्टोज और अन्य शर्करा पाए जाते हैं। पॉलीसेकेराइड में विभाजित हैं:
- एक ही प्रकार के मोनोसैकराइड अणुओं से युक्त होमोपॉलीसेकेराइड (उदाहरण के लिए, स्टार्च और सेल्युलोज में केवल ग्लूकोज होता है);
- हेटरोपॉलीसेकेराइड, जिसमें मोनोमर्स के रूप में कई अलग-अलग शर्करा (हेपरिन) हो सकते हैं।

यदि पॉलीसेकेराइड में केवल 1,4= ग्लाइकोसिडिक बांड मौजूद हैं, तो हमें एक रैखिक, अशाखित बहुलक (सेल्युलोज) मिलेगा; यदि दोनों 1,4= और 1,6= बांड मौजूद हैं, तो बहुलक शाखित (ग्लाइकोजन) होगा। सबसे महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड में से हैं: सेल्युलोज, स्टार्च, ग्लाइकोजन, काइटिन।

सेल्युलोज, या फाइबर (लैटिन सेल्युला - सेल से), पादप कोशिकाओं की कोशिका भित्ति का मुख्य घटक है। यह एक रैखिक पॉलीसेकेराइड है जो ग्लूकोज से बना होता है जो 1,4 = बॉन्ड से जुड़ा होता है। फाइबर लकड़ी का 50 से 70% हिस्सा बनाता है। कपास लगभग शुद्ध फाइबर है। सन और भांग के रेशे मुख्य रूप से फाइबर से बने होते हैं। रेशे के शुद्धतम उदाहरण हैं रिफाइंड रूई और फिल्टर पेपर।

स्टार्च एक शाखित पॉलीसेकेराइड है पौधे की उत्पत्तिग्लूकोज से बना है। पॉलीसेकेराइड में, ग्लूकोज अवशेष 1,4 = और 1,6 = ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। जब वे टूट जाते हैं, तो पौधों को ग्लूकोज प्राप्त होता है, जो उनके जीवन के दौरान आवश्यक है। प्रकाश संश्लेषण के दौरान हरी पत्तियों में अनाज के रूप में स्टार्च बनता है। आयोडीन के साथ चूने की प्रतिक्रिया का उपयोग करके माइक्रोस्कोप के तहत इन अनाजों का पता लगाना विशेष रूप से आसान है: स्टार्च के दाने नीले या नीले-काले हो जाते हैं।

स्टार्च अनाज के संचय से प्रकाश संश्लेषण की तीव्रता का अंदाजा लगाया जा सकता है। पत्तियों में स्टार्च मोनोसेकेराइड या ओलिगोसेकेराइड में टूट जाता है और अन्य पौधों के भागों में स्थानांतरित हो जाता है, जैसे कि आलू के कंद या अनाज के दाने। यहाँ पुनः अनाज के रूप में स्टार्च का निक्षेपण होता है। अधिकांश सामग्रीनिम्नलिखित फसलों में स्टार्च:

चावल (अनाज) - 62-82%;
- मक्का (अनाज) - 65-75%;
- गेहूं (अनाज) - 57-75%;
- आलू (कंद) - 12-24%।

कपड़ा उद्योग में, स्टार्च का उपयोग पेंट को गाढ़ा बनाने के लिए किया जाता है। इसका उपयोग माचिस, कागज, छपाई उद्योग, बुकबाइंडिंग में किया जाता है। दवा और औषध विज्ञान में, स्टार्च का उपयोग पाउडर, पेस्ट (मोटे मलहम) तैयार करने के लिए किया जाता है, और यह गोलियों के उत्पादन में भी आवश्यक है। स्टार्च को एसिड हाइड्रोलिसिस के अधीन करके, ग्लूकोज एक शुद्ध क्रिस्टलीय तैयारी के रूप में या गुड़ के रूप में प्राप्त किया जा सकता है - एक रंगीन गैर-क्रिस्टलीकरण सिरप।

विशेष प्रसंस्करण के अधीन संशोधित स्टार्च का उत्पादन या उनके गुणों में सुधार करने वाले एडिटिव्स को स्थापित किया गया है। विभिन्न उद्योगों में संशोधित स्टार्च का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

ग्लाइकोजन पशु मूल का एक पॉलीसेकेराइड है, जो स्टार्च से अधिक शाखित होता है, जिसमें ग्लूकोज होता है। यह जानवरों के जीवों में एक आरक्षित पॉलीसेकेराइड के रूप में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है: सभी महत्वपूर्ण प्रक्रियाएं, मुख्य रूप से मांसपेशियों का काम, ग्लाइकोजन के टूटने के साथ होता है, जो इसमें केंद्रित ऊर्जा को मुक्त करता है। शरीर के ऊतकों में, जटिल परिवर्तनों की एक श्रृंखला के परिणामस्वरूप ग्लाइकोजन से लैक्टिक एसिड का निर्माण किया जा सकता है।

ग्लाइकोजन सभी जानवरों के ऊतकों में पाया जाता है। यह विशेष रूप से यकृत (20% तक) और मांसपेशियों (4% तक) में प्रचुर मात्रा में होता है। यह कुछ निचले पौधों, यीस्ट और कवक में भी मौजूद होता है, और जानवरों के ऊतकों को 5-10% ट्राइक्लोरोएसेटिक एसिड के साथ इलाज करके अलग किया जा सकता है, इसके बाद अल्कोहल के साथ निकाले गए ग्लाइकोजन की वर्षा होती है। आयोडीन के साथ, ग्लाइकोजन समाधान, ग्लाइकोजन की उत्पत्ति, पशु के प्रकार और अन्य स्थितियों के आधार पर वाइन-रेड से रेड-ब्राउन रंग देते हैं। आयोडीन का रंग उबालने पर गायब हो जाता है और ठंडा होने पर फिर से दिखाई देता है।

इसकी संरचना और कार्य में काइटिन सेल्युलोज के बहुत करीब है - यह एक संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड भी है। काइटिन कुछ कवक में पाया जाता है, जहां यह अपनी रेशेदार संरचना के कारण कोशिका की दीवारों में सहायक भूमिका निभाता है, साथ ही जानवरों के कुछ समूहों (विशेषकर आर्थ्रोपोड्स) में उनके बाहरी कंकाल के एक महत्वपूर्ण घटक के रूप में। काइटिन की संरचना सेल्यूलोज के समान होती है, इसकी लंबी समानांतर श्रृंखलाएं भी बंडल होती हैं।

5. कार्बोहाइड्रेट के रासायनिक गुण

सभी मोनोसेकेराइड और कुछ डिसाकार्इड्स, जिनमें माल्टोस और लैक्टोज शामिल हैं, शर्करा को कम करने (बहाल करने) के समूह से संबंधित हैं। सुक्रोज एक अपचायक शर्करा है। एल्डोज में शर्करा की कम करने की क्षमता एल्डिहाइड समूह की गतिविधि पर निर्भर करती है, जबकि कीटोस में यह कीटो समूह और प्राथमिक अल्कोहल समूहों दोनों की गतिविधि पर निर्भर करती है। गैर-अपचायक शर्करा में, ये समूह किसी भी प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं कर सकते हैं, क्योंकि यहां वे ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं। शर्करा को कम करने के लिए दो सामान्य प्रतिक्रियाएं, बेनेडिक्ट प्रतिक्रिया और फेहलिंग प्रतिक्रिया, इन शर्करा की क्षमता पर आधारित हैं, जो द्विसंयोजक कॉपर आयन को मोनोवैलेंट में कम करती हैं। दोनों प्रतिक्रियाएं कॉपर (2) सल्फेट (CuSO4) के एक क्षारीय घोल का उपयोग करती हैं जो अघुलनशील कॉपर (1) ऑक्साइड (Cu2O) में अपचित हो जाती है। आयनिक समीकरण: Cu2+ + e = Cu+ एक नीला घोल देता है, एक ईंट-लाल अवक्षेप। सभी पॉलीसेकेराइड गैर-अपचायक हैं।

निष्कर्ष

कार्बोहाइड्रेट की मुख्य भूमिका उनके ऊर्जा कार्य से संबंधित है। उनके एंजाइमी दरार और ऑक्सीकरण के दौरान, ऊर्जा निकलती है, जिसका उपयोग कोशिका द्वारा किया जाता है। पॉलीसेकेराइड मुख्य रूप से आरक्षित उत्पादों और आसानी से जुटाए गए ऊर्जा स्रोतों (उदाहरण के लिए, स्टार्च और ग्लाइकोजन) की भूमिका निभाते हैं, और निर्माण सामग्री (सेलूलोज़ और चिटिन) के रूप में भी उपयोग किए जाते हैं।

पॉलीसेकेराइड कई कारणों से भंडारण पदार्थों के रूप में सुविधाजनक हैं: पानी में अघुलनशील होने के कारण, वे कोशिका पर कोई आसमाटिक या आसमाटिक प्रभाव नहीं डालते हैं। रासायनिक प्रभाव, जो एक जीवित कोशिका में उनके दीर्घकालिक भंडारण के दौरान बहुत महत्वपूर्ण है: पॉलीसेकेराइड की ठोस, निर्जलित अवस्था उनकी मात्रा को बचाकर आरक्षित उत्पादों के उपयोगी द्रव्यमान को बढ़ाती है। यह रोगजनक बैक्टीरिया, कवक और अन्य सूक्ष्मजीवों द्वारा इन उत्पादों की खपत की संभावना को काफी कम कर देता है, जैसा कि आप जानते हैं, भोजन निगल नहीं सकते हैं, लेकिन अवशोषित कर सकते हैं पोषक तत्वशरीर की पूरी सतह। यदि आवश्यक हो, तो भंडारण पॉलीसेकेराइड को आसानी से हाइड्रोलिसिस द्वारा सरल शर्करा में परिवर्तित किया जा सकता है। इसके अलावा, लिपिड और प्रोटीन के साथ मिलकर, कार्बोहाइड्रेट ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन-दो बनाते हैं।

मानव शरीर में ऊर्जा का मुख्य स्रोत कार्बोहाइड्रेट हैं।

कार्बोहाइड्रेट का सामान्य सूत्र n(H2O)m

कार्बोहाइड्रेट - संरचना के पदार्थ सी एम एच 2 पी ओ पी, जो सर्वोपरि जैव रासायनिक महत्व के हैं, वन्यजीवों में व्यापक हैं और मानव जीवन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कार्बोहाइड्रेट सभी पौधों और जानवरों के जीवों की कोशिकाओं और ऊतकों का हिस्सा हैं और, द्रव्यमान से, पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थों का बड़ा हिस्सा बनाते हैं। पौधों के शुष्क पदार्थ का लगभग 80% और लगभग 20% जानवरों के लिए कार्बोहाइड्रेट खाते हैं। पौधे अकार्बनिक यौगिकों से कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण करते हैं - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी (सीओ 2 और एच 2 ओ)।

मानव शरीर में ग्लाइकोजन के रूप में कार्बोहाइड्रेट का भंडार लगभग 500 ग्राम है। इसका बड़ा हिस्सा (2/3) मांसपेशियों में है, 1/3 यकृत में है। भोजन के बीच, ग्लाइकोजन ग्लूकोज अणुओं में टूट जाता है, जो रक्त शर्करा के स्तर में उतार-चढ़ाव को कम करता है। कार्बोहाइड्रेट सेवन के बिना ग्लाइकोजन भंडार लगभग 12-18 घंटों में समाप्त हो जाते हैं। इस मामले में, प्रोटीन चयापचय के मध्यवर्ती उत्पादों से कार्बोहाइड्रेट के गठन का तंत्र सक्रिय होता है। यह इस तथ्य के कारण है कि कार्बोहाइड्रेट ऊतकों, विशेष रूप से मस्तिष्क में ऊर्जा के निर्माण के लिए महत्वपूर्ण हैं। मस्तिष्क की कोशिकाएं मुख्य रूप से ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से ऊर्जा प्राप्त करती हैं।

कार्बोहाइड्रेट के प्रकार

कार्बोहाइड्रेट को उनकी रासायनिक संरचना के अनुसार वर्गीकृत किया जा सकता है सरल कार्बोहाइड्रेट(मोनोसेकेराइड और डिसैकराइड) और जटिल कार्बोहाइड्रेट (पॉलीसेकेराइड)।

सरल कार्बोहाइड्रेट (शर्करा)

ग्लूकोज सभी मोनोसेकेराइड में सबसे महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह अधिकांश आहार di- और पॉलीसेकेराइड की संरचनात्मक इकाई है। चयापचय की प्रक्रिया में, वे मोनोसेकेराइड के व्यक्तिगत अणुओं में टूट जाते हैं, जो बहु-चरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान, अन्य पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं और अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं - कोशिकाओं के लिए "ईंधन" के रूप में उपयोग किया जाता है। ग्लूकोज कार्बोहाइड्रेट चयापचय का एक अनिवार्य घटक है। रक्त में इसके स्तर में कमी के साथ या उच्च सांद्रताऔर उपयोग की असंभवता, जैसा कि मधुमेह के साथ होता है, उनींदापन होता है, चेतना की हानि (हाइपोग्लाइसेमिक कोमा) हो सकती है।

ग्लूकोज "अपने शुद्ध रूप में", एक मोनोसेकेराइड के रूप में, सब्जियों और फलों में पाया जाता है। विशेष रूप से ग्लूकोज से भरपूर अंगूर हैं - 7.8%, चेरी, चेरी - 5.5%, रसभरी - 3.9%, स्ट्रॉबेरी - 2.7%, प्लम - 2.5%, तरबूज - 2.4%। सब्जियों में सबसे अधिक ग्लूकोज कद्दू में पाया जाता है - 2.6%, in सफ़ेद पत्तागोभी- 2.6%, गाजर में - 2.5%।

ग्लूकोज सबसे प्रसिद्ध डिसैकराइड, सुक्रोज से कम मीठा होता है। यदि हम सुक्रोज की मिठास को 100 इकाई के रूप में लें, तो ग्लूकोज की मिठास 74 इकाई होगी।

फ्रुक्टोज सबसे आम फल कार्बोहाइड्रेट में से एक है। ग्लूकोज के विपरीत, यह इंसुलिन की भागीदारी के बिना रक्त से ऊतक कोशिकाओं में प्रवेश कर सकता है। इस कारण से, मधुमेह रोगियों के लिए सबसे सुरक्षित कार्बोहाइड्रेट स्रोत के रूप में फ्रुक्टोज की सिफारिश की जाती है। फ्रुक्टोज का एक हिस्सा यकृत कोशिकाओं में प्रवेश करता है, जो इसे अधिक सार्वभौमिक "ईंधन" - ग्लूकोज में बदल देता है, इसलिए फ्रुक्टोज भी रक्त शर्करा को बढ़ाने में सक्षम है, हालांकि अन्य साधारण शर्करा की तुलना में बहुत कम है। फ्रुक्टोज ग्लूकोज की तुलना में अधिक आसानी से वसा में परिवर्तित हो जाता है। फ्रुक्टोज का मुख्य लाभ यह है कि यह ग्लूकोज से 2.5 गुना मीठा और सुक्रोज से 1.7 गुना मीठा होता है। चीनी के बजाय इसका उपयोग आपको कार्बोहाइड्रेट की कुल खपत को कम करने की अनुमति देता है।

भोजन में फ्रुक्टोज के मुख्य स्रोत हैं अंगूर - 7.7%, सेब - 5.5%, नाशपाती - 5.2%, चेरी, मीठी चेरी - 4.5%, तरबूज - 4.3%, काले करंट - 4.2% , रसभरी - 3.9%, स्ट्रॉबेरी - 2.4 %, खरबूजे - 2.0%। सब्जियों में फ्रुक्टोज की मात्रा कम होती है - बीट में 0.1% से सफेद गोभी में 1.6%। शहद में फ्रुक्टोज पाया जाता है - लगभग 3.7%। फ्रुक्टोज, जिसमें सुक्रोज की तुलना में बहुत अधिक मिठास होती है, यह अच्छी तरह से साबित हुआ है कि दांतों की सड़न नहीं होती है, जिसे चीनी के सेवन से बढ़ावा मिलता है।

खाद्य पदार्थों में गैलेक्टोज मुक्त रूप में नहीं पाया जाता है। यह ग्लूकोज के साथ एक डिसैकराइड बनाता है - लैक्टोज (दूध चीनी) - दूध और डेयरी उत्पादों का मुख्य कार्बोहाइड्रेट।

लैक्टोज गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में एंजाइम लैक्टेज द्वारा ग्लूकोज और गैलेक्टोज में टूट जाता है। कुछ लोगों में इस एंजाइम की कमी से दूध असहिष्णुता हो जाती है। अपाच्य लैक्टोज किसके लिए एक अच्छा पोषक तत्व है आंतों का माइक्रोफ्लोरा. इसी समय, प्रचुर मात्रा में गैस बनना संभव है, पेट "सूज जाता है"। पर किण्वित दूध उत्पादअधिकांश लैक्टोज लैक्टिक एसिड के लिए किण्वित होता है, इसलिए लैक्टेज की कमी वाले लोग बिना किसी अप्रिय परिणाम के किण्वित दूध उत्पादों को सहन कर सकते हैं। इसके अलावा, किण्वित दूध उत्पादों में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया आंतों के माइक्रोफ्लोरा की गतिविधि को दबाते हैं और लैक्टोज के प्रतिकूल प्रभाव को कम करते हैं।

लैक्टोज के टूटने के दौरान बनने वाला गैलेक्टोज, लीवर में ग्लूकोज में बदल जाता है। एक जन्मजात वंशानुगत कमी या एक एंजाइम की अनुपस्थिति के साथ जो गैलेक्टोज को ग्लूकोज में परिवर्तित करता है, एक गंभीर बीमारी विकसित होती है - गैलेक्टोसिमिया, जो मानसिक मंदता की ओर ले जाती है।

सुक्रोज ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के अणुओं द्वारा निर्मित एक डिसैकराइड है। चीनी में सुक्रोज की मात्रा 99.5% होती है। वह चीनी "सफेद मौत" है, मिठाई प्रेमी और धूम्रपान करने वालों को भी पता है कि निकोटीन की एक बूंद घोड़े को मार देती है। दुर्भाग्य से, ये दोनों सामान्य सत्य गंभीर चिंतन और व्यावहारिक निष्कर्ष की तुलना में अक्सर चुटकुलों का अवसर होते हैं।

गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में चीनी तेजी से टूट जाती है, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज रक्त में अवशोषित हो जाते हैं और ऊर्जा के स्रोत और ग्लाइकोजन और वसा के सबसे महत्वपूर्ण अग्रदूत के रूप में काम करते हैं। इसे अक्सर "खाली कैलोरी वाहक" के रूप में जाना जाता है क्योंकि चीनी एक शुद्ध कार्बोहाइड्रेट है और इसमें विटामिन और खनिज लवण जैसे अन्य पोषक तत्व नहीं होते हैं। वनस्पति उत्पादों में सबसे अधिक सुक्रोज बीट्स में पाया जाता है - 8.6%, आड़ू - 6.0%, खरबूजे - 5.9%, प्लम - 4.8%, कीनू - 4.5%। सब्जियों में, चुकंदर को छोड़कर, गाजर में सुक्रोज की एक महत्वपूर्ण सामग्री नोट की जाती है - 3.5%। अन्य सब्जियों में सुक्रोज की मात्रा 0.4 से 0.7% के बीच होती है। चीनी के अलावा, भोजन में सुक्रोज के मुख्य स्रोत जैम, शहद, कन्फेक्शनरी, मीठे पेय, आइसक्रीम हैं।

जब दो ग्लूकोज अणु आपस में जुड़ते हैं, तो माल्टोज बनता है - माल्ट शुगर। इसमें शहद, माल्ट, बीयर, गुड़ और बेकरी और कन्फेक्शनरी उत्पाद शामिल हैं जो गुड़ के अतिरिक्त से बने होते हैं।

काम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट्स

मानव भोजन में मौजूद सभी पॉलीसेकेराइड, दुर्लभ अपवादों के साथ, ग्लूकोज के बहुलक हैं।

स्टार्च मुख्य सुपाच्य पॉलीसेकेराइड है। यह भोजन के साथ खपत किए गए 80% तक कार्बोहाइड्रेट का हिस्सा है।

स्टार्च का स्रोत है हर्बल उत्पाद, मुख्य रूप से अनाज: अनाज, आटा, रोटी, साथ ही आलू। अनाज में सबसे अधिक स्टार्च होता है: एक प्रकार का अनाज (कर्नेल) में 60% से लेकर चावल में 70% तक। अनाज में से, दलिया और उसके उत्पादों में स्टार्च की सबसे कम मात्रा पाई जाती है: दलिया, दलिया "हरक्यूलिस" - 49%। पास्ता में 62 से 68% स्टार्च, राई के आटे की रोटी, किस्म के आधार पर, 33% से 49% तक, गेहूं की रोटी और गेहूं के आटे से बने अन्य उत्पाद - 35 से 51% स्टार्च, आटा - 56 (राई) से लेकर 68% (गेहूं प्रीमियम)। ढेर सारा स्टार्च और फलियां- दाल में 40% से लेकर मटर में 44% तक। इसी कारण सूखे मटर, सेम, दाल, छोले को फलियां के रूप में वर्गीकृत किया गया है। सोयाबीन, जिसमें केवल 3.5% स्टार्च होता है, और सोया आटा (10-15.5%) अलग होता है। आहार विज्ञान में आलू (15-18%) में उच्च स्टार्च सामग्री के कारण, इसे एक सब्जी के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है, जहां मुख्य कार्बोहाइड्रेट मोनोसेकेराइड और डिसैकराइड हैं, लेकिन अनाज और फलियां के साथ स्टार्चयुक्त खाद्य पदार्थ के रूप में।

जेरूसलम आटिचोक और कुछ अन्य पौधों में, कार्बोहाइड्रेट फ्रुक्टोज - इनुलिन के बहुलक के रूप में संग्रहीत होते हैं। मधुमेह के लिए और विशेष रूप से इसकी रोकथाम के लिए इंसुलिन के अतिरिक्त खाद्य उत्पादों की सिफारिश की जाती है (याद रखें कि फ्रुक्टोज अन्य शर्करा की तुलना में अग्न्याशय पर कम तनाव डालता है)।

ग्लाइकोजन - "पशु स्टार्च" - ग्लूकोज अणुओं की अत्यधिक शाखित श्रृंखलाओं से युक्त होता है। यह पशु उत्पादों (जिगर में 2-10%, मांसपेशियों के ऊतकों में 0.3-1%) में कम मात्रा में पाया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट में उच्च भोजन

सब्जियों, फलों और शहद में पाए जाने वाले सबसे आम कार्बोहाइड्रेट ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और सुक्रोज हैं। लैक्टोज दूध का हिस्सा है। रिफाइंड चीनी फ्रुक्टोज और ग्लूकोज का एक यौगिक है।

ग्लूकोज चयापचय प्रक्रिया में एक केंद्रीय भूमिका निभाता है। यह मस्तिष्क, गुर्दे जैसे अंगों के लिए ऊर्जा आपूर्तिकर्ता है और लाल रक्त कोशिकाओं के उत्पादन में योगदान देता है।

मानव शरीर ग्लूकोज का बहुत बड़ा भंडार बनाने में सक्षम नहीं है और इसलिए इसकी नियमित पुनःपूर्ति की आवश्यकता है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि आपको ग्लूकोज को उसके शुद्ध रूप में खाने की जरूरत है। सब्जियों, फलों और अनाज में पाए जाने वाले स्टार्च जैसे अधिक जटिल कार्बोहाइड्रेट यौगिकों के हिस्से के रूप में इसका उपयोग करना अधिक उपयोगी होता है। इसके अलावा, ये सभी उत्पाद विटामिन, फाइबर, ट्रेस तत्वों और अन्य का एक वास्तविक भंडार हैं उपयोगी पदार्थजो शरीर को कई बीमारियों से लड़ने में मदद करते हैं। पॉलीसेकेराइड को हमारे शरीर में प्रवेश करने वाले सभी कार्बोहाइड्रेट का बहुमत बनाना चाहिए।

कार्बोहाइड्रेट का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत

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।

कार्बोहाइड्रेट का उपयोग इस प्रकार किया जाता है:

दवाई,

निर्धूम चूर्ण (पाइरोक्सिलिन) के उत्पादन के लिए,

विस्फोटक,

कृत्रिम फाइबर (विस्कोस)।

एथिल अल्कोहल के उत्पादन के स्रोत के रूप में सेल्युलोज का बहुत महत्व है।

चयापचय और ऊर्जा की फिजियोलॉजी। संतुलित आहार।

व्याख्यान योजना।

जानवरों और मनुष्यों के शरीर में चयापचय की अवधारणा। शरीर में ऊर्जा के स्रोत।

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मनुष्यों में ऊर्जा चयापचय का अध्ययन करने के तरीके।

इसकी अवधारणा तर्कसंगत पोषण. खाद्य राशन संकलन के नियम।

जानवरों और मनुष्यों के शरीर में चयापचय की अवधारणा। शरीर में ऊर्जा के स्रोत।

मानव शरीर एक खुली थर्मोडायनामिक प्रणाली है, जो चयापचय और ऊर्जा की उपस्थिति की विशेषता है।

चयापचय और ऊर्जामानव शरीर में पदार्थों और ऊर्जा के परिवर्तन और शरीर और पर्यावरण के बीच पदार्थों और ऊर्जा के आदान-प्रदान की भौतिक, जैव रासायनिक और शारीरिक प्रक्रियाओं का एक समूह है। मानव शरीर में होने वाली इन प्रक्रियाओं का अध्ययन कई विज्ञानों द्वारा किया जाता है: बायोफिज़िक्स, जैव रसायन, आणविक जीव विज्ञान, एंडोक्रिनोलॉजी और, ज़ाहिर है, शरीर विज्ञान।

चयापचय और ऊर्जा विनिमय बारीकी से जुड़े हुए हैं, हालांकि, अवधारणाओं को सरल बनाने के लिए, उन्हें अलग से माना जाता है।

चयापचय (चयापचय)- शरीर में होने वाले रासायनिक और भौतिक परिवर्तनों का एक सेट और बाहरी वातावरण के साथ मिलकर इसकी महत्वपूर्ण गतिविधि सुनिश्चित करता है।

चयापचय में, शरीर की संरचनाओं के संबंध में प्रक्रियाओं की दो दिशाओं को प्रतिष्ठित किया जाता है: आत्मसात या उपचय और प्रसार या अपचय।

मिलाना(उपचय) - जीवित पदार्थ के निर्माण के लिए प्रक्रियाओं का एक सेट। इन प्रक्रियाओं में ऊर्जा की खपत होती है।

भेद(अपचय) - जीवित पदार्थ के क्षय की प्रक्रियाओं का एक समूह। प्रसार के परिणामस्वरूप, ऊर्जा का पुनरुत्पादन होता है।

जानवरों और मनुष्यों का जीवन आत्मसात और प्रसार की प्रक्रियाओं की एकता है। इन प्रक्रियाओं को जोड़ने वाले कारक दो प्रणालियाँ हैं:

एटीपी - एडीपी (एटीपी - एडेनोसिन ट्राइफॉस्फेट, एडीपी - एडेनोसिन डिपोस्फेट;

एनएडीपी (ऑक्सीडाइज्ड) - एनएडीपी (कम), जहां एनएडीपी - निकोटीन एमाइड डिपोस्फेट।

आत्मसात और प्रसार की प्रक्रियाओं के बीच इन यौगिकों की मध्यस्थता इस तथ्य से सुनिश्चित होती है कि एटीपी और एनएडीपी अणु सार्वभौमिक जैविक ऊर्जा संचायक, इसके वाहक, शरीर की एक प्रकार की "ऊर्जा मुद्रा" के रूप में कार्य करते हैं। हालांकि, एटीपी और एनएडीपी अणुओं में ऊर्जा जमा होने से पहले, इसे उन पोषक तत्वों से निकाला जाना चाहिए जो भोजन के साथ शरीर में प्रवेश करते हैं। ये पोषक तत्व आपको प्रोटीन, वसा और कार्बोहाइड्रेट के बारे में जानते हैं। इसके अलावा, यह जोड़ा जाना चाहिए कि पोषक तत्व न केवल ऊर्जा आपूर्तिकर्ताओं के कार्य करते हैं, बल्कि कोशिकाओं, ऊतकों और अंगों के लिए निर्माण सामग्री (प्लास्टिक फ़ंक्शन) के आपूर्तिकर्ताओं के कार्य भी करते हैं। प्लास्टिक और शरीर की ऊर्जा जरूरतों के कार्यान्वयन में विभिन्न पोषक तत्वों की भूमिका समान नहीं होती है। कार्बोहाइड्रेट मुख्य रूप से एक ऊर्जा कार्य करते हैं, कार्बोहाइड्रेट का प्लास्टिक कार्य महत्वहीन है। वसा समान रूप से ऊर्जा और प्लास्टिक दोनों कार्य करते हैं। प्रोटीन शरीर के लिए मुख्य निर्माण सामग्री हैं, लेकिन कुछ शर्तों के तहत वे ऊर्जा के स्रोत भी हो सकते हैं।

शरीर में ऊर्जा के स्रोत।

जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, शरीर में ऊर्जा के मुख्य स्रोत पोषक तत्व हैं: कार्बोहाइड्रेट, वसा और प्रोटीन। मानव शरीर में खाद्य पदार्थों में निहित ऊर्जा की रिहाई तीन चरणों में होती है:

प्रथम चरण।प्रोटीन अमीनो एसिड में टूट जाते हैं, कार्बोहाइड्रेट हेक्सोस में, उदाहरण के लिए, ग्लूकोज या फ्रुक्टोज में, वसा ग्लिसरॉल और फैटी एसिड में। इस स्तर पर, शरीर मुख्य रूप से पदार्थों के टूटने पर ऊर्जा खर्च करता है।

चरण 2।जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान अमीनो एसिड, हेक्सोज और फैटी एसिड लैक्टिक और पाइरुविक एसिड के साथ-साथ एसिटाइल कोएंजाइम ए में परिवर्तित हो जाते हैं। इस स्तर पर, खाद्य पदार्थों से 30% तक संभावित ऊर्जा निकलती है।

चरण 3.पूर्ण ऑक्सीकरण के साथ, सभी पदार्थ सीओ 2 और एच 2 ओ में टूट जाते हैं। इस स्तर पर, चयापचय क्रेब्स बॉयलर में, ऊर्जा का शेष भाग, लगभग 70%, जारी किया जाता है। इस मामले में, जारी की गई सभी ऊर्जा एटीपी की रासायनिक ऊर्जा में जमा नहीं होती है। ऊर्जा का एक हिस्सा पर्यावरण में नष्ट हो जाता है। इस ऊष्मा को प्राथमिक ऊष्मा (Q1) कहते हैं। एटीपी द्वारा संचित ऊर्जा को शरीर में विभिन्न प्रकार के कार्यों पर खर्च किया जाता है: यांत्रिक, विद्युत, रासायनिक और सक्रिय परिवहन। इस मामले में, तथाकथित माध्यमिक गर्मी क्यू 2 के रूप में ऊर्जा का हिस्सा खो जाता है। चित्र 1 देखें।

कार्बोहाइड्रेट

जैविक ऑक्सीकरण

एच 2 ओ + सीओ 2 + क्यू 1 + एटीपी

यांत्रिक कार्य

+ क्यू 2