Значення ліпідів та вуглеводів. Органічні речовини
Вуглеводи . Загальна формулаСn(H2O)n. Отже, вуглеводи містять у своєму складі лише три хімічні елементи.
Розчинні у воді вуглеводи.
Функції розчинних вуглеводів: транспортна, захисна, сигнальна, енергетична.
Моносахариди: глюкоза- Основне джерело енергії для клітинного дихання. Фруктоза – складова частинанектару квітів та фруктових соків. Рибоза та дезоксирибоза– структурні елементи нуклеотидів, які є мономерами РНК та ДНК.
Однак знання про основні концепції харчування та відмінності в метаболізмі серед сільськогосподарських тварин були накопичені та успішно використовувалися для кращого розуміння різних проблемзі здоров'ям у людей, таких як ожиріння, атеросклероз, діабет та інші, які пов'язані з порушеннями обміну речовин та харчування. великий внесоку наше розуміння синтезу та деградації, включаючи перетравлення вуглеводів та ліпідів протягом останніх півстоліття, а також наше розуміння зростання та розвитку м'ясних тварин та молочної молочної худоби.
Дисахариди: сахароза(Глюкоза + фруктоза) – основний продукт фотосинтезу, що транспортується у рослинах. Лактоза(Глюкоза + галактоза) – входить до складу молока ссавців. Мальтоза(Глюкоза + глюкоза) - джерело енергії в проростає насіння.
Полімерні вуглеводи: крохмаль, глікоген, целюлоза, хітин. Вони не розчиняються у воді.
Ці знахідки стануть основою для нинішніх і майбутніх біологів тварин для розробки нових концепцій і методів для використання в підвищенні ефективності перетворення корму для тварин в їжу і корисності цієї їжі для споживачів. У сільськогосподарських тварин дієтичні вуглеводизабезпечують більше половини потреб в енергії для підтримки, зростання та виробництва. Глюкоза є основним джерелом енергії для певних тканин тварин та попередником синтезу лактози в молочній залозі.
Перетравлення вуглеводів та ферментація рубців
Отже, розуміння вуглеводного розщеплення та абсорбції, доступність дієтичної глюкози та участь глюконеогенезу у регуляції гомеостазу глюкози мають важливе значення для маніпулювання виробництвом та якістю сільськогосподарських продуктів. Основними джерелами вуглеводів у дієтах свиней є корми, багаті на крохмаль, тоді як у жуйних клітинах волокнисті корми, що містять целюлозу, геміцелюлозу та зерна, багаті на крохмаль, є основними джерелами вуглеводів.
Функції полімерних вуглеводів: структурна, запасна, енергетична, захисна.
Крохмальскладається з розгалужених спіралізованих молекул, що утворюють запасні речовини у тканинах рослин.
Целюлоза– полімер, утворений залишками глюкози, що складаються з кількох прямих паралельних ланцюгів, з'єднаних водневими зв'язками. Така структура перешкоджає проникненню води та забезпечує стійкість целюлозних оболонок рослинних клітин.
Піонери дослідження гліконеогенезу жуйних тварин показали, що вироблення глюкози з пропіонату, валеріана, амінокислот, лактату та гліцерину має велике значенняу жуйних тварин і, тим більше, у лакуючих жуйних тварин, а швидкість глюконеогенезу зростає після годування. Навпаки, швидкість глюконеогенезу у свиней та інших нежитлових людей є найнижчою після годування та є найвищою під час дефіциту енергії.
Гормон викликає перерозподіл поживних речовин до скелетного м'яза і далеко від жирової тканини. Збільшена акреція скелетних м'язіві зменшення акреції жирової тканини спостерігалися у великої рогатої худоби, овець, курок та свиней. Загалом ці сполуки перерозподіляють поживні речовинидо м'язів і видаляють від жирової тканини, щоб поліпшити ефективність корму за допомогою дій на β-адренергічних рецепторах, як показали кілька дослідників, включаючи Берген, Мерсманн і Міллс.
Хітінскладається з амінопохідних глюкози. Основний структурний елементпокривів членистоногих та клітинних стінок грибів.
Глікоген- Запасна речовина тваринної клітини. Глікоген ще більш гіллястий, ніж крохмаль і добре розчиняється у воді.
Ліпіди– складні ефіри жирних кислотта гліцерину. Нерозчинні у воді, але розчиняються у неполярних розчинниках. Є у всіх клітинах. Ліпіди складаються з атомів водню, кисню та вуглецю. Види ліпідів: жири, воску, фосфоліпіди. Функції ліпідів: запасаюча– жири, що відкладаються в запас у тканинах хребетних тварин. Енергетична– половина енергії, що споживається клітинами хребетних тварин у стані спокою, утворюється внаслідок окислення жирів. Жири використовуються як джерело води. Енергетичний ефект від розщеплення 1 г жиру – 39 кДж, що вдвічі більше від енергетичного ефекту від розщеплення 1 г глюкози або білка. Захисна- Підшкірний жировий шар захищає організм від механічних пошкоджень. Структурна – фосфоліпідивходять до складу клітинних мембран. Теплоізоляційна- Підшкірний жир допомагає зберегти тепло. Електроізоляційна- Мієлін, що виділяється клітинами Шванна (утворюють оболонки нервових волокон), ізолює деякі нейрони, що багато разів прискорює передачу нервових імпульсів. Поживна– деякі ліпідоподібні речовини сприяють нарощуванню м'язової маси, підтримки тонусу організму Змащувальна– воски покривають шкіру, шерсть, пір'я та оберігають їх від води. Вісковим нальотом покрите листя багатьох рослин, віск використовується в будівництві бджолиних сот. Гормональна– гормон надниркових залоз – кортизон та статеві гормони мають ліпідну природу.
Ефект соматотропіну на молочну залозу видається непрямим та опосередкованим через інсуліноподібну систему гормону росту. Ліпідний перетравлення у жуйних тварин унікальний тим, що після прийому внутрішньо ліпіди поміщаються в гідролітичне та відновне середовище. Ці працівники з'ясували шлях, яким дієтичні лінолева і ліноленова кислоти послідовно відновлюються в основному до стеаринової кислоти.
Свиня як модель для біомедичних досліджень у людей
Оскільки протягом останніх п'ятдесяти років свині стали дуже популярними експериментальними тваринними зразками, ці фізіологічні та фармакологічні дослідження не можуть проводитись етично. Сотні публікацій з досліджень свиней як людських моделей повідомили про наукову інформацію про серцево-судинну фізіологію, ожиріння, стресу, дерматологію, тератологію, токсикологію, імунологію, поведінку, гемодинаміку, фізіологію нирок, експериментальну хірургію, гастроентерит, ліки та діабет. багато аспектів харчування.
Залежно від молекулярної маси та структур розрізняють малі низькомолекулярні органічні молекули – мономери – і більші, високомолекулярні макромолекули – полімери. Мономери служать будівельним матеріаломдля полімерів.
Вуглеводи.
Розрізняють три основні класи вуглеводів: моносахариди, олігосахариди та полісахариди, що відрізняються числом мономерних ланок.
За останні півстоліття ми побачили збільшення складності експериментів зі свинями. Сьогодні свині генетично модифіковані за допомогою багатьох генних конструкцій, які підвищують ефективність свині як моделі для багатьох захворювань людини, таких як хвороба Альцгеймера, рак молочної залози, атеросклероз, стресова напруга, псоріаз та інші шкірні захворювання. Генетично модифіковані свині навіть розробляються так, що органи свині можуть бути трансплантовані людям із мінімальним потенціалом відторгнення.
Що в майбутньому матиме місце щодо цього? Дослідження з фермерськими тваринами, проведені у другій половині 20-го століття, виявили разючі відмінності між різними видами тварин та людьми з погляду метаболізму вуглеводів та ліпідів. Було виявлено, що, на відміну від людей та гризунів, де печінка є основним місцем для ліпогенезу, жуйні тварини та свині синтезують свої жирні кислоти головним чином у жировій тканині. Крім того, свині, гризуни та люди використовують глюкозу як основне джерело вуглецю для синтезу жирних кислот, але жуйні тварини в основному покладаються на ацетат, отриманий з рутену, для ліпогенезу через низьку доступність глюкози в дієті.
Моносахариди - безбарвні, тверді кристалічні речовини, які легко розчиняються у воді, але нерозчинні в неполярних розчинниках, що мають, як правило, солодкуватий смак. Залежно від кількості атомів розрізняють тріози, тетрози, пентози, гексози та гептози. Найбільш поширені в природі гексози (глюкоза, фруктоза) – основні джерела енергії в клітинах (при повному розщепленні 1г глюкози вивільняється 17,6 кДж енергії) та пентози (рибоза, дезоксирибоза), що входять до складу нуклеїнових кислот.
Регулювання гомеостазу глюкози також різниться серед видів. Дорослі свині, наприклад, отримують більшу частину своєї глюкози з різних дієтичних джерел, тоді як жуйні тварини покладаються на печінковий глюконеогенез з пропіонату для задоволення їх потреб у глюкозі. Ці фундаментальні відмінності у метаболізмі відображені у тому, як різні видитварин використовують різноманітні стратегії регулювання для задоволення їх фізіологічних потреб в обслуговуванні та виробництві.
Вивчення цих стратегій у деталях може допомогти нам краще зрозуміти загальні принципирегулювання, що використовуються в обміні речовин, і розробити стратегії поліпшення виробництва та благополуччя тварин та знайти найкращі ліки від деяких захворювань у людей.
Два або кілька ковалентно пов'язаних один з одним за допомогою глікозидного зв'язку моносахариду утворюють ді-або олігосахариди. Дисахариди також поширені у природі: найчастіше зустрічається мальтоза, чи солодовий цукор, що з двох молекул глюкози.
Біологічне значення вуглеводів полягає в тому, що вони є потужним та багатим джерелом енергіїнеобхідної клітини для здійснення різних форм активності Полісахариди - зручна форманакопичення енергоємних моносахаридів, а також незамінний захисний та структурний компонентклітин та тканин тварин, рослин та мікроорганізмів. Деякі полісахариди входять до складу клітинних мембран та служать рецепторами, Забезпечуючи впізнавання клітин один одним та їх взаємодія.
Як незручно для людей надлишок жиру в організмі, так життєво важливе значення має жири для рослин, тварин та людей. Щоб створити власні жиритіла, людям та тваринам необхідно поглинати ці речовини з їжею. Рослини утворюють жири шляхом перетворення глюкози, що виникає під час фотосинтезу.
Натомість відбувається безперервне живе жирове ожиріння. Ферменти запускають та контролюють ці процеси. Розпад жирів вивільняє енергію. Ця енергія доступна організмам у розвиток життєвих процесів. Жири – це запаси енергії у клітинах. Жири, що приймаються з їжею, розкладаються при перетравленні в найдрібніші водорозчинні компоненти, потрапляють у кров і можуть бути вихідними матеріалами для власних жирів організму.
Ліпіди.
Ліпіди є органічні речовини, не розчинні у воді, але розчинні в неполярних розчинниках - ефірі, хлороформі, бензолі. Вони виявляються у всіх без винятку клітинах і поділені на кілька класів, що виконують специфічні біологічні функції. Найбільш поширеними у складі живої природи є нейтральні жири , або триацилгліцерини, воску, фосфороліпіди, стероли.
Не відразу необхідний жир зберігається і є запасом енергії. Одна частина огортає внутрішні органиі називається будівельним ліжком. У багатьох тварин є товстий шар ендогенного жиру, щоб захистити себе від холоду та вологи. Як і у тюленів та китів, це гарний ізоляційний шар. Оперення птахів або хутро ссавців стає водовідштовхуючим за допомогою мастила.
Структура та властивості жирів
Жири також мають велике значення у контексті здорового харчування. Будь-хто, хто поінформований про здорової дієти, одразу помітить. Жири структуровані дуже по-різному. Жири є складними ефірами карбонових кислот. Карбонові кислоти у жирі пов'язані з гліцерином, полівалентним спиртом.
Структурними компонентами більшості ліпідів є жирні кислоти.Жирні кислоти є цінним джерелом енергії. При окисленні 1г жирних кислот вивільняється 38 кДж енергії та синтезується вдвічі більша кількістьАТФ, ніж при розщепленні такої кількості глюкози.
Жири - найпростіші та найпоширеніші ліпіди. Жири є основною формою запасання ліпідів у клітині. Жири використовуються також як джерело води (при згорянні 1г жиру утворюється 1,1г води). У багатьох ссавців під шкірою відкладається товстий шар підшкірного жирущо захищає організм від переохолодження.
Кожна з трьох гідроксильних груп гліцерину може взаємодіяти з іншою карбоновою кислотою з утворенням дуже різних жирів. Карбонові кислоти, що беруть участь у будівництві жирів, називаються жирними кислотами. Жирні кислоти є карбонові кислотиз довгим ланцюгом. Винятком є бутанова кислота, яка має лише чотири атоми вуглецю в молекулі. У натуральних жирахланцюги завжди нерозгалужені і складаються з парного числа атомів вуглецю. Вони є або насичені, або ненасичені або поліненасичені сполуки з довгим ланцюгом.
Віск - це складні ефіри, що утворюються жирними кислотами та багато атомними спиртами. У хребетних тварин секретуються шкірними залозами. Покриваючи шкіру та її похідні (волосся, хутро, шерсть, пір'я), воску пом'якшують їх і оберігають від дії води.
Фосфоліпіди до складу молекул, до яких входить залишок фосфорної кислоти, є основою всіх клітинних мембран.
Ненасичені жирні кислоти містять подвійний чи потрійний зв'язок у молекулі. Той факт, що ненасичені карбонові кислоти містяться в жирах, можна продемонструвати знебарвленням води брому. Залежно від фізичного стануслід розрізняти тверді жири, напівтверді та рідкі. Утворення твердих жирів майже виключно включає насичені жирні кислоти.
Кокосовий жир тваринного походження. Жирні жиримістять ненасичені жирні кислоти в різних пропорціях і майже завжди мають рослинне походження. Вони дуже здорові, тому що організм людини не може самостійно виробляти ці ненасичені жирні кислоти і, отже, необхідно терміново.
Стероїди складають групу ліпідів, які не містять жирних кислот і мають особливу структуру. До них відноситься ряд гормонів, зокрема кортизон, що виробляється корою надниркових залоз, різні статеві гормони, а також холестерин. важливий компонентклітинних мембран у тварин.
