Значение липидов и углеводов. Органические вещества
Углеводы . Общая формула Сn (H2O)n. Следовательно, углеводы содержат в своем составе только три химических элемента.
Растворимые в воде углеводы.
Функции растворимых углеводов : транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.
Моносахариды: глюкоза – основной источник энергии для клеточного дыхания. Фруктоза – составная часть нектара цветов и фруктовых соков. Рибоза и дезоксирибоза – структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами РНК и ДНК.
Однако знания об основных концепциях питания и различиях в метаболизме среди сельскохозяйственных животных были накоплены и успешно использовались для лучшего понимания различных проблем со здоровьем у людей, таких как ожирение, атеросклероз, диабет и другие, которые связаны с нарушениями обмена веществ и питания, Здесь мы фокусируемся на исследователях, которые внесли большой вклад в наше понимание синтеза и деградации, включая переваривание углеводов и липидов в течение последних полувеков, а также наше понимание роста и развития мясных животных и молочного молочного скота.
Дисахариды: сахароза (глюкоза + фруктоза) – основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях. Лактоза (глюкоза + галактоза) – входит в состав молока млекопитающих. Мальтоза (глюкоза + глюкоза) – источник энергии в прорастающих семенах.
Полимерные углеводы : крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Они не растворимы в воде.
Эти находки послужат основой для нынешних и будущих биологов животных для разработки более новых концепций и методов для использования в повышении эффективности преобразования корма для животных в пищу и полезности этой пищи для потребителей. У сельскохозяйственных животных диетические углеводы обеспечивают более половины потребностей в энергии для поддержания, роста и производства. Глюкоза является основным источником энергии для определенных тканей животных и предшественником синтеза лактозы в молочной железе.
Переваривание углеводов и ферментация рубцов
Следовательно, понимание углеводного расщепления и абсорбции, доступность диетической глюкозы и участие глюконеогенеза в регуляции гомеостаза глюкозы имеют важное значение для манипулирования производством и качеством сельскохозяйственных продуктов. Основными источниками углеводов в диетах свиней являются корма, богатые крахмалом, тогда как в жвачных клетках волокнистые корма, содержащие целлюлозу, гемицеллюлозу и зерна, богатые крахмалом, являются основными источниками углеводов.
Функции полимерных углеводов : структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвленных спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.
Целлюлоза – полимер, образованный остатками глюкозы, состоящими из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных водородными связями. Такая структура препятствует проникновению воды и обеспечивает устойчивость целлюлозных оболочек растительных клеток.
Пионеры исследования гликонеогенеза жвачных животных показали, что выработка глюкозы из пропионата, валериана, аминокислот, лактата и глицерина имеет большое значение у жвачных животных и, тем более, у лактирующих жвачных животных, а скорость глюконеогенеза возрастает после кормления. Напротив, скорость глюконеогенеза у свиней и других нежилых людей является самой низкой после кормления и является самой высокой во время дефицита энергии.
Гормон вызывает перераспределение питательных веществ к скелетной мышце и вдали от жировой ткани. Увеличенная аккреция скелетных мышц и уменьшение аккреции жировой ткани наблюдались у крупного рогатого скота, овец, курок и свиней. В общем, эти соединения перераспределяют питательные вещества по направлению к мышцам и удаляют от жировой ткани, чтобы улучшить эффективность корма посредством действий на β-адренергических рецепторах, как показали несколько исследователей, включая Берген, Мерсманн и Миллс.
Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы. Основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.
Гликоген – запасное вещество животной клетки. Гликоген еще более ветвистый, чем крахмал и хорошо растворимы в воде.
Липиды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Нерастворимы в воде, но растворимы в неполярных растворителях. Присутствуют во всех клетках. Липиды состоят из атомов водорода, кислорода и углерода. Виды липидов: жиры, воска, фосфолипиды. Функции липидов: запасающая – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных. Энергетическая – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка. Защитная – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений. Структурная – фосфолипиды входят в состав клеточных мембран. Теплоизоляционная – подкожный жир помогает сохранить тепло. Электроизоляционная – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов. Питательная – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма. Смазывающая – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот. Гормональная – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.
Эффект соматотропина на молочную железу кажется косвенным и опосредованным через инсулиноподобную систему гормона роста. Липидный переваривание у жвачных животных уникален тем, что после приема внутрь липиды помещаются в гидролитическую и восстановительную среду. Эти работники выяснили путь, по которому диетические линолевая и линоленовая кислоты последовательно восстанавливаются в основном до стеариновой кислоты.
Свинья как модель для биомедицинских исследований у людей
Поскольку в течение последних пятидесяти лет свиньи стали очень популярными экспериментальными животными образцами, эти физиологические и фармакологические исследования не могут проводиться этически. Сотни публикаций по исследованиям свиней как человеческих моделей сообщили о научной информации о сердечно-сосудистой физиологии, ожирении, стрессе, дерматологии, тератологии, токсикологии, иммунологии, поведении, гемодинамике, физиологии почек, экспериментальной хирургии, гастроэнтерите, диабете, метаболизме лекарств и перинатологии а также многие аспекты питания.
В зависимости от молекулярной массы и структур различают малые низкомолекулярные органические молекулы - мономеры - и более крупные, высокомолекулярные макромолекулы - полимеры. Мономеры служат строительным материалом для полимеров.
Углеводы.
Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды, различающиеся числом мономерных звеньев.
За последние полвека мы увидели увеличение сложности экспериментов со свиньями. Сегодня свиньи генетически модифицированы с помощью множества генных конструкций, которые повышают эффективность свиньи как модели для многих заболеваний человека, таких как болезнь Альцгеймера, рак молочной железы, атеросклероз, стрессовое напряжение, псориаз и другие кожные заболевания. Генетически модифицированные свиньи даже разрабатываются так, что органы свиньи могут быть трансплантированы людям с минимальным потенциалом отторжения.
Что в будущем будет иметь место в этом отношении? Исследования с фермерскими животными, проведенные во второй половине 20-го века, выявили поразительные различия между различными видами животных и людьми с точки зрения метаболизма углеводов и липидов. Было обнаружено, что, в отличие от людей и грызунов, где печень является основным местом для липогенеза, жвачные животные и свиньи синтезируют свои жирные кислоты главным образом в жировой ткани. Кроме того, свиньи, грызуны и люди используют глюкозу в качестве основного источника углерода для синтеза жирных кислот, но жвачные животные в основном полагаются на ацетат, полученный из рутена, для липогенеза из-за низкой доступности глюкозы в диете.
Моносахариды - бесцветные, твердые кристаллические вещества, легко растворимые в воде, но нерастворимые в неполярных растворителях, имеющие, как правило, сладковатый вкус. В зависимости от числа атомов различают триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы. Наиболее распространены в природе гексозы (глюкоза, фруктоза) - основные источники энергии в клетках (при полном расщеплении 1г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии) и пентозы (рибоза, дезоксирибоза), входящие в состав нуклеиновых кислот.
Регуляция гомеостаза глюкозы также различается среди видов. Взрослые свиньи, например, получают большую часть своей глюкозы из разных диетических источников, тогда как жвачные животные полагаются на печеночный глюконеогенез из пропионата для удовлетворения их потребностей в глюкозе. Эти фундаментальные различия в метаболизме отражены в том, как различные виды животных используют разнообразные стратегии регулирования для удовлетворения их физиологических потребностей в обслуживании и производстве.
Изучение этих стратегий в деталях может помочь нам лучше понять общие принципы регулирования, используемые в обмене веществ, и разработать стратегии улучшения производства и благополучия животных и найти лучшее лекарство от некоторых заболеваний у людей.
Два или несколько ковалентно связанных друг с другом с помощью гликозидной связи моносахарида образуют ди- или олигосахариды. Дисахариды также широко распространены в природе: наиболее часто встречается мальтоза, или солодовый сахар, состоящий из двух молекул глюкозы.
Биологическое значение углеводов состоит в том, что они являются мощным и богатым источником энергии , необходимой клетке для осуществления различных форм активности. Полисахариды - удобная форма накопления энергоемких моносахаридов, а также незаменимый защитный и структурный компонент клеток и тканей животных, растений и микроорганизмов. Некоторые полисахариды входят в состав клеточных мембран и служат рецепторами , обеспечивая узнавание клеток друг другом и их взаимодействие.
Как неудобно для людей избыток жира в организме, так жизненно важное значение имеет жиры для растений, животных и людей. Чтобы создать собственные жиры тела, людям и животным необходимо поглощать эти вещества с пищей. Растения образуют жиры путем превращения глюкозы, которая возникает во время фотосинтеза.
Вместо этого происходит непрерывное живое жировое ожирение. Ферменты запускают и контролируют эти процессы. Распад жиров высвобождает энергию. Эта энергия доступна организмам для развития жизненных процессов. Жиры - это запасы энергии в клетках. Жиры, принимаемые с пищей, разлагаются при переваривании в самые мелкие водорастворимые компоненты, попадают в кровь и могут служить в качестве исходных материалов для собственных жиров организма.
Липиды.
Липиды представляют собой органические вещества, не растворимые в воде, но растворимые в неполярных растворителях - эфире, хлороформе, бензоле. Они обнаруживаются во всех без исключения клетках и разделены на несколько классов, выполняющих специфические биологические функции. Наиболее распространенными в составе живой природы являются нейтральные жиры , или триацилглицерины , воска , фосфоролипиды , стеролы .
Не сразу необходимый жир хранится и служит запас энергии. Одна часть окутывает внутренние органы и называется строительной кроватью. У многих животных есть толстый слой эндогенного жира, чтобы защитить себя от холода и влаги. Как и у тюленей и китов, это хороший изоляционный слой. Оперение птиц или мех млекопитающих становится водоотталкивающим с помощью смазки.
Структура и свойства жиров
Жиры также имеют большое значение в контексте здорового питания. Любой, кто проинформирован о здоровой диете, сразу заметит. Жиры структурированы очень по-разному. Жиры представляют собой сложные эфиры карбоновых кислот. Карбоновые кислоты в жире связаны с глицерином, поливалентным спиртом.
Структурными компонентами большинства липидов являются жирные кислоты. Жирные кислоты являются ценным источником энергии. При окислении 1г жирных кислот высвобождается 38 кДж энергии и синтезируется в два раза большее количество АТФ, чем при расщеплении такого же количества глюкозы.
Жиры - наиболее простые и широко распространенные липиды. Жиры являются основной формой запасания липидов в клетке. Жиры используются также в качестве источника воды (при сгорании 1г жира образуется 1,1г воды). У многих млекопитающих под кожей откладывается толстый слой подкожного жира, который защищает организм от переохлаждения.
Каждая из трех гидроксильных групп глицерина может взаимодействовать с другой карбоновой кислотой с образованием очень разных жиров. Карбоновые кислоты, участвующие в строительстве жиров, называются жирными кислотами. Жирные кислоты представляют собой карбоновые кислоты с длинной цепью. Исключением является бутановая кислота, которая имеет только четыре атома углерода в молекуле. В натуральных жирах цепи всегда неразветвлены и состоят из четного числа атомов углерода. Они представляют собой либо насыщенные, либо ненасыщенные или полиненасыщенные соединения с длинной цепью.
Воска - это сложные эфиры, образуемые жирными кислотами и много атомными спиртами. У позвоночных животных секретируются кожными железами. Покрывая кожу и её производные (волосы, мех, шерсть, перья), воска смягчают их и предохраняют от действия воды.
Фосфолипиды в состав молекул, которых входит остаток фосфорной кислоты, являются основой всех клеточных мембран.
Ненасыщенные жирные кислоты содержат двойную или тройную связь в молекуле. Тот факт, что ненасыщенные карбоновые кислоты содержатся в жирах, может быть продемонстрирован обесцвечиванием воды брома. В зависимости от физического состояния следует различать твердые жиры, полутвердые и жидкие. Образование твердых жиров почти исключительно включает насыщенные жирные кислоты.
Кокосовый жир животного происхождения. Жирные жиры содержат ненасыщенные жирные кислоты в различных пропорциях и почти всегда имеют растительное происхождение. Они очень здоровы, потому что организм человека не может самостоятельно производить эти ненасыщенные жирные кислоты и, следовательно, необходимо срочно.
Стероиды составляют группу липидов, не содержащих жирных кислот и имеющих особую структуру. К ним относится ряд гормонов, в частности кортизон, вырабатываемый корой надпочечников, различные половые гормоны, а также холестерин - важный компонент клеточных мембран у животных.
