Angliavandeniai, kartu su baltymais, lipidais ir nukleorūgštimis, 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. Apytikriai imant dienos raciono suvartojamo maisto masę, tai angliavandeniams iš jos tenka apie 75 %, o paros reikiamų kalorijų kiekiui - daugiau nei 50 %.

Reikia pažymėti ir 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.

Biocheminės arba Biologinės Angliavandenių Funkcijos

• Energijos šaltinis - angliavandeniai yra greičiausiai naudojamas organizmų energijos šaltinis (pvz., gliukozės visada yra gyvūnų kraujyje).
• Atsarginė (rezervinė) maisto medžiaga - kai kurie angliavandeniai ląstelėse yra kaupiami kaip energijos atsargos, t.y.
• Struktūrinis elementas - ląstelių ir jų organoidų membranų ir neląstelinių struktūrų sudėtinė dalis, t.y.
• 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.
• Hormoninė funkcija - padeda reguliuoti medžiagų apykaitą, t.y.

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

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 Cm(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”.

Angliavandenių Skirstymas

1. Paprastieji angliavandeniai.
2. Sudėtingi angliavandeniai (poliozės).
3. OLIGOSACHARIDAI (disacharidai): sacharozė, laktozė, maltozė 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).

Nukleorūgščių Sudėtis

Nukleorūgštys - tai didelės molekulinės masės biopolimerai, sudaryti iš nukleotidų, sujungtų 3’,5’‑fosfodiesteriniu ryšiu. Pagal tai, koks angliavandenis (deoksiribozė ar ribozė) yra jų sudėtyje, nukleorūgštys skirstomos į dvi klases - deoksiribonukleorūgštis (DNR) ir ribonukleorūgštis (RNR).

Deoksiribonukleorūgštis (DNR)

DNR molekulėje sukaupta visa genetinė informacija, reikalinga organizmui vystytis. Ji perduodama iš kartos į kartą. DNR dalis, kuri koduoja biologiškai aktyvaus produkto sintezę, vadinama genu, jo produktas gali būti baltymas arba RNR. DNR molekulės labai didelės, pvz., žmogaus DNR yra 3 300 000 kilobazių (kb) ilgio.

DNR pirminė struktūra - tai deoksiribonukleotidų, sujungtų 3’→5’ fosfodiesteriniais ryšiais seka (nuoseklus monomerų išsidėstymas polinukleotidinėje grandinėje). Tai svarbiausias informacinis nukleorūgščių elementas, lemiantis biologines nukleorūgščių savybes. Kiekvienai organizmų rūšiai būdinga savita DNR molekulių sudėtis ir seka. Skirtingose to paties organizmo ląstelėse DNR bazių seka ta pati. Genetiškai artimų organizmų DNR sudėtis panaši.

DNR molekulę sudaro dvi antiparaleliai išsidėsčiusios polinukleotidinės grandinės. DNR antrinė struktūra - dviejų komplementarių polinukleotidinių grandinių išsidėstymas erdvėje, susisukimas į spiralę. Tokią DNR molekulę sudaro dvi DNR grandinės, vandeniliniais ryšiais sutvirtintos tarpusavyje ir susuktos į spiralę. Šioje spiralėje heterociklinės bazės išsidėsčiusios spiralės viduje, fosfato-deoksiribozės karkasas yra jos išorėje. Grandinių išsidėstymas viena kitos atžvilgiu antilygiagretus, t.y. jos spiralėje orientuotos priešingais galais.

Vandeniliniai ryšiai, palaikantys dvigubos grandinės struktūrą, susidaro tarp skirtingų polimerinių grandinių heterociklinių bazių. Vandenilinio ryšio sudaryme dalyvauja vienos grandinės purino bazė ir kitos grandinės pirimidino bazė. Taip tarp timino ir adenino susiformuoja du vandeniliniai ryšiai, o tarp guanino ir citozino - trys vandeniliniai ryšiai. Tai reiškia, kad DNR molekulėje priešais timiną visada yra adeninas, o priešais guaniną - citozinas. Šios bazės vadinamos komplementariomis bazėmis.

DNR dvigubą spiralę stabilizuoja ir sąveika tarp gretimų (toje pačioje grandinėje) bazių plokštumų, sąlygota π elektronų orbitalių persiklojimo. Žinomos A, B ir Z dvigrandės DNR formos, besiskiriančios molekulių konformacija.

Ribonukleorūgštis (RNR)

RNR sudaro panašūs į DNR monomerai, bet biologinė funkcija skiriasi. DNR perduoda informaciją per RNR. Baltymų biosintezei svarbiausios yra trys RNR rūšys: informacinė RNR (iRNR), pernašos RNR (tRNR), ribosominės RNR (rRNR).

• Informacinė RNR (iRNR) turi nuo DNR nukopijuotą bazių seką, kurią atitinka tam tikra aminorūgščių seka baltyme, t. y.
• Transportinė RNR (tRNR) yra tarsi kodo raktas, t. y. atpažįsta ir perneša aminorūgštis, atitinkančias bazių seką iRNR.

RNR būdingiausia viengrandė struktūra. Todėl RNR antrinei struktūrai būdingi įvairaus ilgio dvigrandžiai spiraliniai fragmentai (vadinami segtukais) ir kilpos, sudaromos nekomplementarių sričių. Tokių struktūrų buvimas įrodytas tRNR ir rRNR molekulėse, numanomas ir iRNR. baltymų yra jose koduojama. RNR molekulių sintezės procesas vadinamas DNR transkripcija. Viena iš dviejų DNR grandinių yra naudojama kaip matrica naujai sintezuojamos iRNR grandinei. transkripcijos DNR dvigubos spiralės struktūra atstatoma, o RNR grandinė atpalaiduojama.

viengrandės molekulės sintezė vyksta 5’-3’ kryptimi, jos grandinė kopijuoja tik dalį DNR grandinės. Baltymo sintezės (transliacijos) metu ši informacija nuskaitoma po tris nukleotidus. iRNR stabilumas yra pats mažiausias iš visų RNR rūšių. Tai padeda ląstelėje greitai nutraukti nereikalingų baltymų sintezę.

Lyginant su kitomis RNR, visoms tRNR molekulėms būdinga panaši antrinė ir tretinė struktūra, nors jų nukleotidų sekos skiriasi. Viengrandėje tRNR molekulėje komplementarios bazių poros susidaro tarp nukleotidų toje pačioje grandinėje. Molekulėje gali būti 4-5 spiraliniai fragmentai. Antrinę tRNR stuktūrą taip pat stabilizuoja sąveika tarp gretimų heterociklinių bazių plokštumų.

Dvi nesuporuotų nukleotidų vietos yra ypač svarbios tRNR funkcijai: vienoje jų yra nukleotidų tripletas, vadinamas antikodonu, o kitoje CCA seka. Antikodone esančios bazės yra komplementarios kodono bazėms iRNR molekulėje. tRNR 3’-gale esanti CCA seka kovalentiškai prisijungia atitinkamą aminorūgštį, todėl šis galas vadinamas akceptoriniu stiebu.

rRNR. tRNR ir iRNR efektyviai sąveikai būtinos ribosomos. ir kelių struktūrinių RNR kompleksai. Šiuose kompleksuose esančios įvairaus dydžio RNR molekulės vadinamos ribosominėmis (rRNR). nepaisant žymių skirtumų nukleotidų sekose. nukleotidų sekų, tai leidžia manyti, jog jų antrinėje struktūroje yra nemažai dvigrandžių segmentų ir tarp jų susidarančių kilpų.

---