Angliavandenių funkcijos ir reikšmė.

Angliavandeniai, kartu su baltymais, lipidais ir nukleorūkštimis, įeina į gyvų organizmų sudėtį, nulemia jų struktūros specifiškumą ir funkcionavimą. Angliavandeniai, kurie dar kartais vadinami karbohidratais ar sacharidais, yra labai svarbi gyvųjų organizmų sudėtinė dalis.

Angliavandeniams yra priskiriami junginiai, kurie pasižymi įvairiapusėmis ir dažnokai stipriai besiskiriančiomis funkcijomis. Angliavandeniai sudaro pagrindinę organinių junginių masės dalį žemėje. Biosferoje jų yra daugiau negu visų kitų organinių medžiagų. Kasmet, fotosintezės proceso metu, susidaro milžiniški kiekiai angliavandenių. Sausoje augalų masėje angliavandeniai sudaro apie 80-90 % ir apie 2 % – sausos gyvūnų masės. Angliavandeniai dalyvauja daugelyje metabolinių procesų, bet visų pirmiausiai jie yra pagrindinė maisto medžiaga ir pagrindinis energijos tiekėjas. Oksiduojami organizme, jie skyla iki anglies dioksido ir vandens ir išskiria dalį energijos.

Apytikriai imant dienos raciono suvartojamo maisto masę, tai angliavandeniams iš jos tenka apie 75 %, o paros reikiamų kalorijų kiekiui – daugiau nei 50 %. Bet kaip ten bebūtų, vienareikšmiškai nėra teisinga angliavandenių funkcijoms priskirti tik energetinį organizmo gyvybinių procesų palaikymą.

Reikia pažymėti struktūrinį angliavandenių vaidmenį. Angliavandeniai yra daugelio fiziologiškai svarbių junginių (pvz., imunoglobulinų, nukleotidinių kofermentų, glikopeptidų ir glikoproteinų, glikolipidų ir lipopolisacharidų ir kt.) sudėtinė dalis. Būdami sudėtinė mišrių biopolimerų dalis, angliavandeniai suteikia jiems specifinių savybių fiziologinių procesų metu. Pvz., dalyvauja nukleorūgščių ir baltymų sintezėje, lemia ląstelių paviršiaus biologinį specifiškumą, mažina trintį tarp sąnarių, sutvirtina ląstelių struktūrinius ir atraminius organus ir t.t. Ir tai išvardinta tik maža dalis jų savybių.

Biocheminės arba kalbant paprasčiau biologinės angliavandenių funkcijos (reikšmė):

• energijos šaltinis – angliavandeniai yra greičiausiai naudojamas organizmų energijos šaltinis (pvz., gliukozės visada yra gyvūnų kraujyje). Oksiduojantis gliukozei (žinoma ir kitiems angliavandeniams) išsiskyrusi energija naudojama ATP sintezei, o ji, savo ruožtu, yra pagrindinė ląstelės energijos „valiuta”.

• atsarginė (rezervinė) maisto medžiaga – kai kurie angliavandeniai ląstelėse yra kaupiami kaip energijos atsargos, t.y. atlieką rezervinę funkciją, pvz., augalų ląstelės kaupia krakmolą, o gyvūnų ir grybų ląstelės kaupia glikogeną.

• struktūrinis elementas – ląstelių ir jų organoidų membranų ir neląstelinių struktūrų sudėtinė dalis, t.y. gali būti naudojama kaip statybinė medžiaga ir atlikti struktūrinę funkciją, pvz., įeina į bakterijų ir tvirtos augalų ląstelių sienelių sudėtį (tvirtos augalų sienelės sudarytos iš celiuliozės), išorinis vėžiagyvių apvalkalas (skeletas) turi chitino.

• reguliacinė funkcija – įeina į nukleorūgščių, antibiotikų sudėtį; iš jų sintetinamas aminorūgščių anglies karkasas; reikalingi kai kurių baltymų, fermentų, kofermento A ir kitų biologiškai aktyvių junginių biosintezei.

• angliavandeniai, susijungę su baltymais ar lipidais, pvz., glikoproteinai, proteoglikanai ir glikolipidai, yra svarbūs sudarant tarpląstelinius ryšius, užląstelinį užpildą; ląstelių atpažinimo; recepsijos procesams; prisijungiant virusus, antikūnus. Pvz., jei antikūnai (glikoproteinas) netektų savo angliavandenės dalies, tai negalėtų susijungti su antigenu, tai tuo metu žmogaus organizmas nebūtų saugomas nuo infekcijos.

• katalizinė funkcija – angliavandeniai aktyvina fermentus, t.y., kai kurie fermentai yra glikoproteinai ir be angliavandeninės dalies tokie fermentai netenka aktyvumo, yra neaktyvūs.

• hormoninė funkcija – padeda reguliuoti medžiagų apykaitą, t.y. kai kurie hormonai yra glikoproteinai, pvz., hipofizės hormonas tireotropinas.

Taigi, kaip matome, angliavandeniai nors ir netiesiogiai (pvz., būdami biologiškai aktyvių baltymų sudėtyje), bet pasižymi pakankamai plačiomis funkcijomis.
Metabolizmo proceso metu iš angliavandenių susidaro nemažas kiekis organinių medžiagų, kurios yra panaudojamos lipidų, aminorūgščių, nukleotidų sintezės metu kaip pradinis substratas.

Dariniai iš angliavandenių (gliukuronidai) dalyvauja detoksikuojant ksenobiotikus ir inaktyvuojant endogeninės kilmės medžiagas.

Angliavandeniai organizme gali būti sintetinami naudojant kitus metabolitus: kai kurias aminorūgštis, gliceriną, pieno rūgštį.

Angliavandenius negalima laikyti nepakeičiamaisiais maisto komponentais. Bet, jei juos pašalinti iš mitybos raciono, tai kaip pasekmė gali atsirasti hipoglikemija, kurios kompensavimui bus naudojami baltymai ir riebalai. Tokiu būdu, angliavandeniai – būtinas maisto komponentas, kadangi be jų pagrindinės energetinės funkcijos (energijos „malkos” ląstelėms) jie dar dalyvauja daugeliuose ląsteliniuose metaboliniuose procesuose.

Beje, nors angliavandeniai, lyginant su baltymais ir lipidais, sudaro pakankamai nedidelę žmogaus kūno masės dalį (tik apie 1-2 % sausos kūno masės), jų apykaitos sutrikimai yra daugelių ligų priežastis (pvz., cukrinis diabetas, galaktozemija, netolerancija laktozei ir kt.).

Toliau šiek tiek panagrinėkime angliavandenių sudėtį ir jų skirstymą į grupes iš biocheminės pusės ir pasistengsime tai padaryti kuo paprasčiau ir aiškiau. Seniau angliavandenius laikė medžiagomis, kurios sudarytos iš dviejų komponentų – anglies ir vandens, o jų elementarią sudėtį galima išreikšti viena bendra formule C_m(H₂O)_n . Bet, kaip vėliau paaiškėjo, šioje taisyklėje yra išimčių ir ji nevisai tiksli. Tiesiog šis apibrėžimas leidžia paprasčiausiai apibūdinti angliavandenių klasę bendrai.

Angliavandenius, priklausomai nuo juos sudarančių monomerų kiekio, galima padalinti į tris pagrindines grupes. Nors, jei dalinti pagal struktūros sudėtingumą, tirpumą, įsisavinimo greitį ir pan., juos galima padalinti į paprastuosius ir sudėtinguosius. Sportininkai mėgsta juos vadinti „greitais” ir „lėtais” angliavandeniais, o sveiko gyvenimo propaguotojai padalins į „bloguosius” ir „geruosius”. Paskutiniąsias jų galimas savybes panagrinėsime kiek vėliau, dabar išsidėliokime angliavandenius pagal grupes:

1.Paprastieji angliavandeniai.

•MONOSACHARIDAI (monozės): gliukozė, fruktozė, galaktozė ir kt.

2.Sudėtingi angliavandeniai (poliozės).

•OLIGOSACHARIDAI (disacharidai): sacharozė, laktozė, maltozė ir kt. •POLISACHARIDAI: krakmolas, glikogenas, celiuliozė ir kt.

Angliavandenių klasifikacijos kriterijumi yra jų hidrolizės reakcija, t.y. specifinė jų skaidymo reakcija vandeniu. Kaip matome, prie žodžio sacharidas prisideda mono- (vienas, vienintelis, vientisas), oligo- (negausus, mažas, nedaug) arba di- (nurodo, kad sudarytas iš 2 dalių), poli- (daug, gausus).

Taigi, aiškumo dėlei reikia pasakyti: monosacharidai yra patys paprasčiausi angliavandeniai, hidrolizės metu neskyla į mažesnės molekulinės masės monosacharidus,

oligosacharidai yra jau sudėtingi angliavandeniai, sudaryti iš 2 -10 monosacharidų molekulių,

polisacharidai yra sudėtingi polimerai, sudaryti iš šimtų ir tūkstančių monosacharidų, hidrolizės reakcijos metu skyla į mažiau sudėtingus angliavandenius arba monosacharidus.