Функции углеводов и их обмен

Как мы убедились, углеводы характеризуются большим разнооб­разием химического строения. Среди них встречаются вещества низ­ко- и высокомолекулярные, кристаллические и аморфные, раствори­мые в воде и образующие с ней студни, способные легко окисляться и устойчивые к действию окислителей и т. д. Структурному разнообра­зию углеводов соответствуют и весьма многообразные функции этих биоорганических соединений.

Энергетическая функция углеводов заключается в том, что во всех без исключения организмах эти соединения служат тем материа­лом, при окислении которого выделяется энергия. Примеры, иллюст­рирующие энергетическую функцию углеводов, мы найдем в разделах 2.1.3.3. и 4.2.

Структурная функция углеводов, как мы отмечали, свойственна в первую очередь высокомолекулярным полисахаридам (целлюлозе, пектиновым веществам, хитину, гиалуроновой кислоте). Важная роль в построении мембран, клеточных стенок бактерий и других структур принадлежит сложным соединениям углеводов с белками и липидами – гликопротеинам и гликолипидам.

Метаболическую функцию, то есть участие в создании других органических веществ, выполняют разнообразные промежуточные про­дукты превращения углеводов, с которыми нам предстоит ознакомить­ся в разделе 2.1.3.3.

Защитную функцию выполняют в первую очередь углеводы, вхо­дящие в состав камеди и слизей, выделяемых растениями, животными и микроорганизмами. Слизистые выделения многих животных защи­щают их организм от обезвоживания, нападения хищников и парази­тов. Аналогичную роль играют эти вещества у грибов и бактерий. Рас­тение "залечивает" свои раны камедью (или гумми), которая представляет собой клеточный сок, застывающий на воздухе в виде густого сиропа или смолистого вещества.

Рецепторную функцию, а также функцию избирательного вза­имодействия выполняют углеводные фрагменты сложных биоорга­нических соединений, в первую очередь гликопротеинов и гликолипидов, входящих в состав оболочек клеток, а также олигосахаридные фрагменты белков-иммуноглобулинов. Последние осуществляют рас­познавание и связывание антигенов бактерий, вирусов и др. (см. раздел 5.4). В настоящее время известно более 250 ферментов, молекулы которых несут углеводные фрагменты, избирательно взаимо­действующие с другими органическими соединениями.

Таким образом, углеводы, наряду с белками и нуклеиновыми кис­лотами, являются информационными молекулами, ответственными за взаимодействие на уровне субклеточных структур, клеток и организ­мов.

Превращения углеводов в организме идут по двум основным направлениям: 1) синтез, или ассимиляция и 2) распад, или дисси­миляция. В свою очередь синтез углеводов может быть первичным и вторичным.

Первичный синтез заключается в синтезе углеводов из неоргани­ческих соединений. Он протекает в клетках автотрофных организмов – растений и некоторых бактерий. В зависимости от энергетического ре­сурса первичного синтеза углеводов различают фотосинтез и хемо­синтез, а среди автотрофных организмов выделяют соответственно фотосинтетиков и хемосинтетиков.

Вторичный синтез заключается в синтезе углеводов из продук­тов первичного синтеза или распада органических соединений. Он протекает как у автотрофных, так и у гетеротрофных организмов.

Роль углеводов в развитии кариеса зубов

Углеводы пищи как фактор развития кариеса зубов многие годы привлекают пристальное внимание исследователей этой проблемы. Выдвинутое еще в 1891 году Миллером предположение, что углеводы пищи играют не последнюю роль в возникновении и развитии кариозных процессов, признается многим и учеными. Неоспоримым доказательством роли углеводов в этиологии кариеса зубов является относительная несложность получения экспериментального кариеса у крыс при избыточном потреблении сахарозы. По современным представлениям, одна из основных причин усиления распространенности кариеса зубов у взрослого населения и особенно у детей связано с избыточным потреблением углеводов в виде мучных и крупяных изделий, рафинированных углеводов (сахар, конфеты), при недостаточном потреблении белков и некоторых аминокислот (лизин, аргинин).

Существует мнение, что из всех сахаров наиболее кариесогенна сахароза.

Механизм кариесогенного действия сахара рассматривается с раз­личных точек зрения. Потребление сахаросодержащих продуктов и увеличение частоты их приема способствует росту микроорганизмов па поверхности зубов, увеличению вырабатываемой ими кислоты, которая вызывает декальцинацию зуба. Кариесогенное влияние употребляемо­го в большом количестве сахара может осуществляться благодаря сдви­гам, возникающим в обменных процессах организма из-за перегрузки углеводами. Но следует учитывать и непо­средственное воздействие кислоты, образовавшейся из сахара на по­верхности зубов.

Иллюстрацией к сказанному может служить следующий экспери­мент: добровольцы в течение 23 дней полоскали полость рта 5% раство­ром сахарозы 9 раз в день в течение 5 минут, исключив чистку зубов щеткой. В конце указанного срока под зубным налетом преимущественно в пришеечной области появились участки деминерализации эмали. Существование тесной корреляции между количеством потребляе­мого сахара и интенсивностью кариеса зубов подтверждается и данны­ми обследования населения.