bg‑gold

Funkcje cukrów w organizmie człowieka

Często mówi się, że życie nie mogłoby istnieć bez aminokwasów i DNA, a czy mogłoby się obejść bez naszych węglowodanów? Przyjrzyj się poniższym grafikom i sprawdź, jakie funkcje pełnią sacharydy w organizmie człowieka. Następnie rozwiąż ćwiczenia pod nimi zawarte.

Polecenie 1

Jakie funkcje pełnią węglowodany w organizmie człowieka? Przeanalizuj grafikę interaktywną, a następnie wykonaj ćwiczenia.

R1AET370Ue4ag1
Grafika interaktywna dotyczy funkcji węglowodanów w organizmie człowiek. Zdjęcie główne przedstawia okrągły stół, na którym leżą talerze oraz rondel z różnymi daniami. Obok talerzy leżą sztućce. Po dania sięgają ludzkie dłonie. Opisano: 1. Węglowodany. Węglowodany mają kluczowe znaczenie dla wspierania najbardziej podstawowej funkcji życiowej - produkcji energii. Bez energii nie są wykonywane żadne inne procesy życiowe. Chociaż nasze ciała mogą syntetyzować glukozę, kosztuje to zniszczenie białka. Podobnie jak w przypadku wszystkich składników odżywczych, węglowodany należy spożywać z umiarem, ponieważ ich zbyt dużo lub za mało w diecie może prowadzić do problemów zdrowotnych. Węglowodany pełnią pięć podstawowych funkcji w ludzkim ciele. Są to: wytwarzanie energii, magazynowanie energii, budowanie makrocząsteczek, zapobieganie rozpadowi białek i wspomaganie metabolizmu lipidów., 2. Produkcja energii. Schemat oddychania komórkowego podczas utleniania glukozy. Podstawową rolą węglowodanów jest dostarczanie energii do wszystkich komórek organizmu, które preferują glukozę jako źródło energii, niż np. kwasy tłuszczowe. Niektóre komórki, takie jak czerwone krwinki, są w stanie wytwarzać energię komórkową jedynie z glukozy. Mózg jest również bardzo wrażliwy na niski poziom glukozy we krwi, ponieważ wykorzystuje tylko glukozę do wytwarzania energii. Około 70 procent glukozy wchodzącej do organizmu z trawienia jest ponownie dystrybuowane (przez wątrobę) z powrotem do krwi w celu wykorzystania przez inne tkanki. Komórki wymagające energii usuwają glukozę z krwi z białkiem transportowym w błonach. Energia z glukozy pochodzi z wiązań chemicznych między atomami węgla.Pierwszy etap rozpadu glukozy nazywa się glikolizą. Glikoliza lub podział glukozy zachodzi w zawiłej serii dziesięciu etapów reakcji enzymatycznych. Drugi etap rozpadu glukozy występuje w organellach, zwanych mitochondriami., 3. Magazynowanie energii. Jeśli organizm ma już wystarczająco dużo energii, aby utrzymać swoje funkcje, nadmiar glukozy jest magazynowany jako glikogen (z czego większość jest magazynowana w mięśniach i wątrobie). Cząsteczka glikogenu może zawierać ponad pięćdziesiąt tysięcy pojedynczych jednostek glukozy i jest silnie rozgałęziona, co pozwala na szybkie rozprzestrzenianie się glukozy, gdy jest ona potrzebna do wytworzenia energii komórkowej. Glikogen jest magazynowany w wątrobie, oraz mięśniach., 4. Budowa makrocząsteczek. Większość wchłoniętej glukozy jest wykorzystywana do wytwarzania energii, jednakże pewna jej część jest przekształcana w rybozę i dezoksyrybozę, które są niezbędnymi elementami składowymi ważnych makrocząsteczek, takich jak RNA, DNA i ATP. Glukoza jest dodatkowo wykorzystywana do wytworzenia cząsteczki NADPH, która jest niezbędna do ochrony przed stresem oksydacyjnym oraz jest stosowana w wielu innych reakcjach chemicznych w organizmie. Jeśli cała energia, zdolność do magazynowania glikogenu i potrzeby organizmu zostaną zaspokojone, to nadmiar glukozy wykorzystywany jest do wytworzenia tłuszczu, co jest powodem przybrania kilogramów podczas diety zbyt bogatej w węglowodany., 5. Zapobiega rozpadowi białek. Gdy organizm nie ma wystarczającej ilości glukozy, aby zaspokoić jego potrzeby, glukoza jest syntetyzowana z aminokwasów. Ponieważ nie ma cząsteczki magazynującej aminokwasy, proces ten wymaga zniszczenia białek, głównie z tkanki mięśniowej. Obecność odpowiedniej ilości glukozy w organizmie zapobiega rozpadowi białek wykorzystywanych do produkcji glukozy potrzebnej organizmowi., 6. Metabolizm lipidów. Otoczkę kuli oraz jej środek tworzą małe kulki - to hydrofilowe głowy. Środek kuli wypełniają hydrofobowe witki, ogony. Otoczkę miceli tworzą kulki - hydrofilowe głowy. Hydrofobowe ogony, witki układają się w kierunku środka miceli. Fosfolipidy o dwuwarstwie lipidowej. Górna i dolna część zbudowana jest z hydrofilowych głów, ogony skierowane są do środka warstwy. Podpis pod ilustracją: Samoorganizacja fosfolipidów: sferyczne liposomy, micele i dwuwarstwa lipidowa. Wraz ze wzrostem poziomu glukozy we krwi wykorzystanie lipidów jako źródła energii jest hamowane. Dzieje się tak ponieważ wraz ze wzrostem poziomu glukozy we krwi, stymulowane jest uwalnianie hormonu insuliny, co każe komórkom używać glukozy (zamiast lipidów) do wytwarzania energii. Odpowiednie poziomy glukozy we krwi zapobiegają również rozwojowi ketozy. Ketoza jest stanem metabolicznym wynikającym z podwyższenia ciał ketonowych we krwi. Ciała ketonowe są alternatywnym źródłem energii, z którego komórki mogą korzystać, gdy podaż glukozy jest niewystarczająca, na przykład podczas postu. Ciała ketonowe są kwaśne, a wysokie ich poziomy we krwi mogą powodować, że stają się zbyt kwaśne. Efekt ten jest spotykany rzadko u zdrowych osób dorosłych, ale może wystąpić u alkoholików, osób niedożywionych oraz u osób z cukrzycą typu 1.
Grafika interaktywna pt. „Funkcje węglowodanów w organizmie człowieka”
Źródło: pixabay.com; Licencja: domena publiczna;, Materiał opracowany na podstawie informacji zawartych pod adresem: https://2012books.lardbucket.org/books/an-introduction-to-nutrition/s08-03-the-functions-of-carbohydrates.html.
Polecenie 2

Jakie są funkcje poszczególnych cukrów? Zapoznaj się z fiszkami, a następnie przystąp do wykonania ćwiczeń.

RktGvShCepDzh
Scharakteryzuj glukozę.
Źródło: grafiki pochodzą z witryny pixabay.com; Licencja: domena publiczna;, Materiał opracowany na podstawie informacji zawartych pod adresem: https://2012books.lardbucket.org/books/an-introduction-to-nutrition/s08-03-the-functions-of-carbohydrates.html.
R2lRPLJ6TE2Ef
(Uzupełnij).
R1LnSdKxOG9aL1
Ćwiczenie 1
Zaznacz cukier, który odpowiada za transport cukru u roślin. Możliwe odpowiedzi: 1. Sacharoza, 2. Glukoza, 3. Celuloza, 4. Skrobia
RKwDSrgLKCfYI2
Ćwiczenie 2
Odpowiedz na pytania. 1. Jak nazywa się główny budulec ściany komórkowej?, 2. Jak nazywa się składnik odżywczy dla mózgu?, 3. Jak nazywa się forma zapasowa glukozy w wątrobie zwierząt?, 4. Jak nazywa się forma transportowa cukru i rośliny?, 5. Co buduje kwas rybonukleinowy?
Ćwiczenie 2

Odpowiedz na pytania.

1. Jak nazywa się główny budulec ściany komórkowej?

2. Jak nazywa się składnik odżywczy dla mózgu?

3. Jak nazywa się forma zapasowa glukozy w wątrobie zwierząt?

4. Jak nazywa się forma transportowa cukru i rośliny?

5. Co buduje kwas rybonukleinowy?

2
Ćwiczenie 3
RfTVX17nOJhnE
Wymień funkcje węglowodorów, jakie pełnią one w ludzkim organizmie. Odpowiedź: (Uzupełnij).
bg‑gold

Zastosowanie monosacharydów

Syrop glukozowy (glukoza cukiernicza) to oczyszczone i zagęszczone wodne roztwory produktów hydrolizy skrobi. Składa się z glukozy (94‑98%), maltozy (1‑3%), maltodekstryny (0,3‑0,5%), polisacharydów (do 2%) i wody. Syrop glukozowy znajduje zastosowanie w przemyśle cukiernicznym, chłodniczym, piekarniczym, owocowo‑warzywnym, spirytusowym oraz farmaceutycznym.

R15ofOLAwrGDM
Syrop glukozowy to gęsta ciecz o płynnej konsystencji, charakteryzująca się specyficzną słodyczą.
Źródło: Pixabay, domena publiczna.

Syrop glukozowo‑fruktozowy (HFCS) – to oczyszczone i zagęszczone wodne roztwory cukrów prostych w różnych proporcjach, uzyskiwane w wyniku hydrolizy enzymatycznej lub kwasowej skrobi. Wyróżnia się kilka rodzajów syropów:

  • HFCS‑42 – zawiera do 42% fruktozy; wykorzystywany do produkcji napojów, żywności przetworzonej, płatków zbożowych i wypieków, najpopularniejsza substancja słodząca w Europie.

  • HFCS‑55 – zawiera od 42 do 55% fruktozy; wykorzystywany do produkcji napojów bezalkoholowych, najpopularniejsza substancja słodząca w USA i Kanadzie.

  • HFCS‑65 – wykorzystywany w automatach Coca‑Cola Freestyle.

  • HFCS‑90 – zawiera do 90% fruktozy.

Suplement diety dla sportowców – ryboza rozpoczyna procesy metaboliczne, mające na celu syntezę ATP.  Sportowcy przyjmują ją podczas wyczerpujących treningów jako wsparcie dla rozwoju mięśni i skrócenie czasu regeneracji zasobów energii.

R1ek6YX7c7vwa
Ryboza sprzedawana jest zarówno w postaci kapsułek, jak i tabletek.
Źródło: Pixabay, domena publiczna.

Mannoza z kolei to suplement w leczeniu dróg moczowych – stosowany przy zakażeniach i infekcjach pęcherza. Mannozę wykorzystuje się zarówno w przypadku ostrych stanów zapalnych, jak i tych drobnych. Przyjmowana regularnie pozwala na utrzymanie pęcherza w czystości i niedopuszczenie do namnażania się bakterii.

bg‑gold

Zastosowanie disacharydów

Sacharoza

Głównym składnikiem cukru trzcinowego, pochodzącego z łodyg trzciny cukrowej, jest właśnie sacharoza. Cukier trzcinowy należy do cukrów nierafinowanych, a więc nieoczyszczonych, dzięki czemu posiada w swoim składzie składniki mineralne (żelazo, potas, magnez i wapń).

R1ItFTPHBfZ30
Bursztynowy kolor cukru trzcinowego zawdzięczamy obecności melasy (ciemnobrązowego gęstego syropu).
Źródło: Pexels, domena publiczna.

Laktoza

Laktoza jest składnikiem mieszanin dymotwórczych. Świece dymne stosuje się najczęściej w wojsku, ratownictwie oraz w fotografii. Stosuje się laktozę również jako substancję pomocniczą w tabletkach, ponieważ jest stabilna i nietoksyczna, nie wchodzi w interakcje z innymi składnikami leku oraz pozytywnie wpływa na poprawę smaku. Jest stosowana także jako substancja neutralna, dodawana podczas przygotowywania rozcieńczonych proszków (rozcierek), które zawierają substancje silnie działające lub higroskopijne w recepturze aptecznej.

Maltoza

Maltoza jest środkiem słodzącym, ale wchodzi również w skład mieszaniny związków chemicznych, umożliwiających hodowlę bakterii lub grzybów pożywek.

RiHuojHNyU6KA
Hodowla Candida albicans na agarze Sabouraud'a
Źródło: dostępny w internecie: www.en.wikipedia.org, domena publiczna.
bg‑gold

Zastosowanie polisacharydów

Celuloza

Celuloza wykorzystywana jest do produkcji papieru – spilśniona na sicie masa włóknista wykonana z celulozy. W postaci celulozy mikrokrystalicznej (symbol E460) używana jest jako dodatek w suplementach diety. Odpowiada za zapobieganie zbrylaniu się sypkich preparatów lub zagęszczanie i żelowanie płynnych substancji. Kompresy wykonane z celulozy stosowane są do dezynfekcji skóry przed iniekcją podczas zabiegów ambulatoryjnych, a także do opatrywania skaleczeń i ran. Także nici chirurgiczne są wykonane z celulozy.

Skrobia

Skrobię możemy znaleźć w mączce sago, którą przeznacza się w żywieniu dzieci.

RlVyHRUgwTM58
Podpłomyki, przyrządzane z mączki sago i wody, są popularną potrawą dla ludności Nowej Gwinei i Moluków.
Źródło: Toksave, licencja: CC BY-SA 3.0.
Polecenie 3

Przeniesiesz się teraz wirtualnie  do galerii handlowej, w której odwiedzisz kilka miejsc. Rozglądaj się uważnie, tak aby znaleźć jak najwięcej produktów zawierających w swoim składzie cukry. Powodzenia!

Przeniesiesz się teraz do galerii handlowej, w której odwiedzisz kilka miejsc. Spróbuj znaleźć jak najwięcej produktów zawierających w swoim składzie cukry. Powodzenia!

RuC2xhMta3Lh3
Drzewo decyzyjne przedstawia opis sklepów w galerii handlowej. Na zdjęciu głównym jest wnętrze dwupiętrowej galerii handlowej z licznymi sklepami i dużym holem na parterze. Opisano kolejne sklepy. 1. Sklep spożywczy. a. W sklepie spożywczym znajduje się mnóstwo produktów zawierających cukry. Na przykład cukier biały i trzcinowy zawarty w ciastkach, wypiekach i słodyczach zawiera sacharozę. Na zdjęciu znajdują się liczne kolorowe ciastka, starannie ułożone i pokrojone w kostki., b. Innym przykładem są napoje kolorowe, o różnych smakach, które zawierają w sobie syrop glukozowo‑fruktozowy. Podobnie jak wiele innych produktów, na przykład ketchup, twaróg ze szczypiorkiem, batony i tym podobne. Zdjęcie przedstawia dwie szklanki z napojem ustawione obok siebie. W szklankach na górze znajduje się lód. Do szklanek włożone są słomki., c. Kolejnym przykładem produktów zawierających cukry są przetwory mleczne, w których skład wchodzi laktoza. Na zdjęciu na drewnianej okrągłej tacy są pokrojone kawałki różnorodnych serów., d. Na sklepowych półkach, oprócz tych wymienionych produktów, można znaleźć szereg innych przetworów z cukrami. Nawet chleb i kiełbasa zawierają substancje słodzące, jak na przykład sacharydy., 2. Sklep z suplementami. Zdjęcie przedstawia ciężarki do ćwiczeń z obciążnikami w kształcie krążków po dwóch stronach. Obok sprzętu leży kilka białych kapsułek. Suplement diety zawierający D‑rybozę – jeden z niezbędnych elementów budulcowych do tworzenia ATP, „uniwersalnej” cząsteczki energii w organizmie., 3. Apteka. Na zdjęciu w małych plastikowych pojemnikach znajdują się różne tabletki, również w kapsułkach. Wiele leków zawiera w swoim składzie sacharydy – np. suplementy diety wspierające zdrowie pęcherza moczowego zawierają mannozę, z kolei laktoza jest także substancją wykorzystywaną jako wypełniacz w wielu lekach. Natomiast w kremach do skóry wrażliwej i naczyniowej substancją wypełniającą może być cukier – celuloza mikrokrystaliczna., 4. Księgarnia. Na zdjęciu są książki ułożone pionowo rzędami obok siebie. Książki wykonane są z papieru, którego głównym składnikiem jest celuloza., 5. Zakład fotograficzny. Na zdjęciu na stole stoją dwa obiektywy. Wokół nich leżą czarno‑białe zdjęcia. W błonach fotograficznych jednym ze składników jest octan celulozy., 6. Sklep odzieżowy. Na zdjęciu jest wnętrze sklepu z ubraniami. Ubrania wiszą na wieszakach, leżą złożone na półkach. Wszystkie włókna pochodzenia roślinnego np. bawełna oraz len zbudowane są z celulozy. Również sztuczny jedwab zawiera wiskozę, która jest pochodną celulozy.
Grafika interaktywna pt. „Galeria handlowa”
Źródło: McMurry J., Chemia organiczna, wyd. 3, Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN, 2005, ISBN 83-01-14406-8 oraz Craig B. Fryhle,Organic chemistry, wyd. 10th ed., Hoboken, NJ: Wiley, 2011, s. 1004, ISBN 978-0-470-40141-5, OCLC 368018840;, domena publiczna.
Ćwiczenie 4
RD0NryC72bw6C
Laktoza, ze względu na swoje właściwości, jest często i chętnie wykorzystywana w przemyśle farmaceutycznym jako idealny wypełniacz i nośnik dla wielu substancji leczniczych. Zastanów się nad właściwościami laktozy i zaznacz poprawną odpowiedź. Dlaczego laktoza jest stosowana jako wypełniacz? Możliwe odpowiedzi: 1. Stanowi słodki, obojętny, chemicznie stabilny, nietoksyczny i tani cukier., 2. Stanowi słodki, kwaśny, chemicznie stabilny, nietoksyczny cukier., 3. Stanowi słodki, obojętny, chemicznie niestabilny, nietoksyczny cukier., 4. Stanowi słodki, obojętny, chemicznie stabilny, toksyczny i tani cukier.
Ćwiczenie 5

Jakie cukry wchodzą w skład popularnego napoju, który znajduje się na poniższym zdjęciu?

RScCy7XJpvSXo
Napój gazowany
Źródło: dostępny w internecie: www.pixabay.com, domena publiczna.
Rj8uYF7hcYPTI
Odpowiedź: (Uzupełnij).
Ćwiczenie 6
RnlwGWY5NbSZL
Czy czytając książkę, zastanawiałeś się nad tym, z czego jest ona wytworzona? Wybierz cukier wchodzący w skład papieru. Możliwe odpowiedzi: 1. amyloza, 2. celuloza, 3. laktoza.
Wzory cukrów – amyloza, celuloza, laktoza
Źródło: dostępny w internecie: www.pl.wikipedia.org, domena publiczna.
Ćwiczenie 6
RBVRfq4QeIQW2
Czy czytając książkę, zastanawiałeś się nad tym, z czego jest ona wytworzona? Wybierz cukier wchodzący w skład papieru. Możliwe odpowiedzi: 1. amyloza, 2. celuloza, 3. laktoza. Możliwe odpowiedzi: 1. amylaza, 2. celuloza
bg‑blue

Notatnik

R17TY7A3VUjRk
(Uzupełnij).
Źródło: Gromar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.