Особенность строения углеводов – Строение углеводов – особенности и классификация молекул кратко

Строение, свойства и функции углеводов

Углеводами называют вещества с общей формулой C_n(H₂O)_m, где n и m могут иметь разные значения. Название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих веществ в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот.

Углеводы — одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также содержатся в клетках всех других организмов. В животной клетке содержание углеводов находится в пределах 1-2 %, в растительных оно может достигать в некоторых случаях 85—90 % массы сухого вещества.

Выделяют три группы углеводов:

• моносахариды или простые сахара;
• олигосахариды — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (например, дисахариды, трисахариды и т. д.).
• полисахариды состоят более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).

Моносахариды (простые сахара)

В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода) моносахариды разделяют на триозы (C₃), тетрозы (C₄), пентозы (C₅), гексозы (C₆), гептозы (C₇).

Молекулы моносахаридов являются либо альдегидоспиртами (альдозами), либо кетоспиртами (кетозами). Химические, свойства этих веществ определяются прежде всего альдегидными или кетонными группировками, входящими в состав их молекул.

Моносахариды хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

При растворении в воде моносахариды, начиная с пентоз, приобретают кольцевую форму.

Циклические структуры пентоз и гексоз — обычные их формы: в любой данный момент лишь небольшая часть молекул существует в виде «открытой цепи». В состав олиго- и полисахаридов также входят циклические формы моносахаридов.

Кроме сахаров, у которых все атомы углерода связаны с атомами кислорода, есть частично восстановленные сахара, важнейшим из которых является дезоксирибоза.

Олигосахариды

При гидролизе олигосахариды образуют несколько молекул простых сахаров. В олигосахаридах молекулы простых сахаров соединены так называемыми гликозидными связями, соединяющими атом углерода одной молекулы через кислород с атомом углерода другой молекулы.

К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар). Эти сахара называют также дисахаридами. По своим свойствам дисахариды блоки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды

Это высокомолекулярные (до 10 000 000 Да) полимерные биомолекулы, состоящие из большого числа мономеров — простых сахаров и их производных.

Полисахариды могут состоять из моносахаридов одного или разных типов. В первом случае они называются гомополисахариды (крахмал, целлюлоза, хитин и др.), во втором — гетерополисахариды (гепарин). Все полисахариды не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны набухать и ослизняться.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие.

Целлюлоза — линейный полисахарид, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных между собой водородными связями. Каждая цепь образована остатками β-D-глюкозы. Такая структура препятствует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26—40 % целлюлозы.

Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку в их желудочно-кишечном тракте отсутствует фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, поскольку они придают пище объемность и грубую консистенцию, стимулируют перистальтику кишечника.

Крахмал и гликоген. Эти полисахариды являются основными формами запасания глюкозы у растений (крахмал), животных, человека и грибов (гликоген). При их гидролизе в организмах образуется глюкоза, необходимая для процессов жизнедеятельности.

Хитин образован молекулами β-глюкозы, в которой спиртовая группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCH₃. Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки.

Хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Функции углеводов

Энергетическая

. Глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания (1 г углеводов при окислении высвобождает 17,6 кДж энергии).

Структурная. Целлюлоза входит в состав клеточных оболочек растений; хитин является структурным компонентом покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Некоторые олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клетки (в виде гликопротеидов и гликолипидов) и образуют гликокаликс.

Метаболическая. Пентозы участвуют в синтезе нуклеотидов (рибоза входит в состав нуклеотидов РНК, дезоксирибоза — в состав нуклеотидов ДНК), некоторых коферментов (например, НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД), АМФ; принимают участие в фотосинтезе (рибулозодифосфат является акцептором СO₂ в темновой фазе фотосинтеза).

Пентозы и гексозы участвуют в синтезе полисахаридов; в этой роли особенно важна глюкоза.

jbio.ru

Углеводы. Строение, свойства и функции углеводов

Углеводами называют вещества с общей формулой C_n(H₂O)_m, где n и m могут иметь разные значения. Название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих веществ в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот.

Углеводы — одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также содержатся в клетках всех других организмов. В животной клетке содержание углеводов находится в пределах 1-2 %, в растительных оно может достигать в некоторых случаях 85-90 % массы сухого вещества.

Выделяют три группы углеводов:

1. моносахариды или простые сахара;
2. олигосахариды — соединения, состоящие из 2-10 последовательно соединенных молекул простых сахаров (например, дисахариды, трисахариды и т. д.).
3. полисахариды состоят более чем из 10 молекул простых сахаров или их производных (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин).

Моносахариды (простые сахара)

В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода) моносахариды разделяют на триозы (C₃), тетрозы (C₄), пентозы (C₅), гексозы (C₆), гептозы (C₇).

Молекулы моносахаридов являются либо альдегидоспиртами (альдозами), либо кетоспиртами (кетозами). Химические, свойства этих веществ определяются прежде всего альдегидными или кетонными группировками, входящими в состав их молекул.

Моносахариды хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

При растворении в воде моносахариды, начиная с пентоз, приобретают кольцевую форму.

Циклические структуры пентоз и гексоз — обычные их формы: в любой данный момент лишь небольшая часть молекул существует в виде «открытой цепи». В состав олиго- и полисахаридов также входят циклические формы моносахаридов.

Кроме сахаров, у которых все атомы углерода связаны с атомами кислорода, есть частично восстановленные сахара, важнейшим из которых является дезоксирибоза.

Олигосахариды

При гидролизе олигосахариды образуют несколько молекул простых сахаров. В олигосахаридах молекулы простых сахаров соединены так называемыми гликозидными связями, соединяющими атом углерода одной молекулы через кислород с атомом углерода другой молекулы.

К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар). Эти сахара называют также дисахаридами. По своим свойствам дисахариды блоки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды

Это высокомолекулярные (до 10 000 000 Да) полимерные биомолекулы, состоящие из большого числа мономеров — простых сахаров и их производных.

Полисахариды могут состоять из моносахаридов одного или разных типов. В первом случае они называются гомополисахариды (крахмал, целлюлоза, хитин и др.), во втором — гетерополисахариды (гепарин). Все полисахариды не растворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Некоторые из них способны набухать и ослизняться.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие.

Целлюлоза — линейный полисахарид, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных между собой водородными связями. Каждая цепь образована остатками β-D-глюкозы. Такая структура препятствует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26-40 % целлюлозы.

Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку в их желудочно-кишечном тракте отсутствует фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, поскольку они придают пище объемность и грубую консистенцию, стимулируют перистальтику кишечника.

Крахмал и гликоген. Эти полисахариды являются основными формами запасания глюкозы у растений (крахмал), животных, человека и грибов (гликоген). При их гидролизе в организмах образуется глюкоза, необходимая для процессов жизнедеятельности.

Хитин образован молекулами β-глюкозы, в которой спиртовая группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCH₃. Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки.

Хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Функции углеводов

Энергетическая. Глюкоза является основным источником энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания (1 г углеводов при окислении высвобождает 17,6 кДж энергии).

Структурная. Целлюлоза входит в состав клеточных оболочек растений; хитин является структурным компонентом покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Некоторые олигосахариды входят в состав цитоплазматической мембраны клетки (в виде гликопротеидов и гликолипидов) и образуют гликокаликс.

Метаболическая. Пентозы участвуют в синтезе нуклеотидов (рибоза входит в состав нуклеотидов РНК, дезоксирибоза — в состав нуклеотидов ДНК), некоторых коферментов (например, НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД), АМФ; принимают участие в фотосинтезе (рибулозодифосфат является акцептором СO₂ в темновой фазе фотосинтеза).

Пентозы и гексозы участвуют в синтезе полисахаридов; в этой роли особенно важна глюкоза.

Читать далее

ed-lib.ru

Общая характеристика углеводов.

Общая характеристика углеводов.

 

Углеводы – органические соединения, которые являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов. Углеводы, содержащие альдегидную группу, называются альдозы, а кетонную – кетозы. Большинство из них (но не все!например, рамноза С6Н12О5) соответствуют общей формуле Сn(Н2О)m, отчего и получили свое историческое название — углеводы. Но есть ряд веществ, например, уксусная кислота С2Н4О2 или СН3СООН, которые хоть и соответствует общей формуле, но не относится к углеводам. В настоящее время принято другое название, которое наиболее верно отражает свойства углеводов – глюциды (сладкий), но историческое название так прочно вошло в жизнь, что им продолжают пользоваться. Углеводы очень широко распространены в природе, особенно в растительном мире, где составляют 70-80 % массы сухого вещества клеток. В животном организме на их долю приходится всего около 2 % массы тела, однако и здесь их роль не менее важна. Доля их участия в общем энергетическом балансе оказывается весьма значительной, превышающей почти в полтора раза долю белков и липидов вместе взятых. В организме углеводы способны откладываться в виде гликогена в печени и расходоваться по мере необходимости.

 

Функции углеводов в организме.

Основные функции углеводов в организме:

1. Энергетическая функция. Углеводы являются одним из основных источников энергии для организма, обеспечивая не менее 60 % энергозатрат. Для деятельности мозга, почек, крови практически вся энергия поставляется за счет окисления глюкозы. При полном распаде 1 г углеводов выделяется 17,15 кДж/моль или 4,1 ккал/моль энергии.

2. Пластическая или структурная функция. Углеводы и их производные обнаруживаются во всех клетках организма. В растениях клетчатка служит основным опорным материалом, в организме человека кости и хрящи содержан сложные углеводы. Гетерополисахариды, например, гиалуроновая кислота, входят в состав клеточных мембран и органоидов клетки. Участвуют в образовании ферментов, нуклеопротеидов (рибоза, дезоксирибоза) и др.

3. Защитная функция. Вязкие секреты (слизь), выделяемые различными железами, богаты углеводами или их производными (мукополисахаридами и др.) они защищают внутренние стенки половых органов ЖКТ, воздухоносных путей и др. от механических и химических воздействий, проникновения патогенных микробов. В ответ на антигены в организме синтезируются иммунные тела, которые являются гликопротеидами. Гепарин предохраняет кровь от свертывания (входит в противосвертывающую систему) и выполняет антилипидемическую функцию.

4. Регуляторная функция.Пища человека содержит большое количество клетчатки, грубая структура которой вызывает механическое раздражение слизистой оболочки желудка и кишечника, участвуя, таким образом, в регуляции акта перистальтики. Глюкоза в крови участвует в регуляции осмотического давления и поддержании гомеостаза.

5. Специфические функции. Некоторые углеводы выполняют в организме особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, обеспечении специфичности групп крови и т.д.

 

Классификация углеводов.

 

Углеводы классифицируют по величине молекул на 3 группы:

1. Моносахариды – содержат 1 молекулу углевода (альдозы или кетозы).

· Триозы (глицериновый альдегид, диоксиацетон).

· Тетрозы (эритроза).

· Пентозы (рибоза и дезоксирибоза).

· Гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза).

2. Олигосахариды — содержат 2-10 моносахаридов.

· Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

· Трисахариды и т.д.

3. Полисахариды— содержат более 10 моносахаридов.

· Гомополисахариды – содержат одинаковые моносахариды (крахмал, клетчатка, целлюлоза состоят только из глюкозы).

· Гетерополисахариды- содержат моносахариды разного вида, их пароизводные и неуглеводные компоненты (гепарин, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты).

 

Схема № 1. Классификация углеводов.

 

Углеводы

Моносахариды Олигосахариды Полисахариды

1. Триозы 1. Дисахариды 1. Гомополисахариды

2. Тетрозы 2. Трисахариды 2. Гетерополисахариды

3. Пентозы 3. Тетрасахариды

4. Гексозы

 

Свойства углеводов.

1. Углеводы – твердые кристаллические белые вещества, практические все сладкие на вкус.

2. Почти все углеводы хорошо растворимы в воде, при этом образуются истинные растворы. Растворимость углеводов зависит от массы (чем больше масса, тем менее растворимо вещество, например, сахароза и крахмал) и строения (чем разветвленнее структура углевода, тем хуже растворимость в воде, например крахмал и клетчатка).

3. Моносахариды могут находится в двух стереоизомерных формах: L–форма (leavus – левый) и D- форма (dexter – правый). Эти формы обладают одинаковыми химическими свойствами, но отличаются, расположением гидроксидных групп относительно оси молекулы и оптической активностью, т.е. вращают на определенный угол плоскость поляризованного света, который проходит через их раствор. Причем плоскость поляризованного света вращается на одну величину, но в противоположных направлении. Рассмотрим образование стереоизомеров на примере глицеринового альдегида:

СНО СНО

НО-С-Н Н-С-ОН

СН2ОН СН2ОН

L – форма D – форма

При получении моносахаридов в лабораторных условиях, стереоизомеры образуются в соотношении 1:1, в организме синтез происходит под действием ферментов, которые строго отличают L – форму и D – форму. Поскольку синтезу и распаду в организме подвергаются исключительно D-сахара, в эволюции постепенно исчезли L-стереоизомеры (на этом основано определение сахаров в биологических жидкостях с помощью поляриметра).

4. Моносахариды в водных растворах могут взаимопревращаться, такое свойство называют муторатацией.

НО-СН2 О=С-Н

С О НО-С-Н

Н Н НН-С-ОН

С С НО-С-Н

НО ОН Н ОН НО-С-Н

С С СН2-ОН

Н ОН

НО-СН2

С О

Н Н ОН

С С

НО ОН Н Н

С С

Н ОН

Бетта-форма.

В водных растворах мономеры, состоящие из 5 и более атомов, могут находится в циклической (кольцевой) альфа- или бетта-формах и незамкнутой (открытой) формах, причем их соотношение 1:1. Олиго- и полисахариды состоят из мономеров в циклической форме. В циклической форме углеводы устойчивы и молоактивны, а в открытой обладают высокой реакционной способностью.

5. Моносахариды могут восстанавливаться до спиртов.

6. В открытой форме могут взаимодействовать с белками, липидами, нуклеотидами без участия ферментов. Эти реакции получили название — гликирования. В клинике применяют исследование уровня гликозилированного гемоглобина или фруктозамина для постановки диагноза сахарный диабет.

7. Моносахариды могут образовывать эфиры. Наибольшее значение имеет свойство углеводов образовывать эфиры с фосфорной кислотой, т.к. чтобы включиться в обмен углевод должен стать фосфорным эфиром, например, глюкоза перед окислением превращается в глюкозо-1-фосфат или глюкозо-6-фосфат.

8. Альдолазы обладают способностью восстанавливать в щелочной среде металлы из их окислов в закиси или в свободное состояние. Это свойство используют в лабораторной практике для обнаружения альдолоз (глюкозы) в биологических жидкостях. Чаще всего используют реакцию Троммера при которой альдолоза восстанавливает окись меди в закись, а сама окисляется в глюконовую кислоту (окисляется 1 атом углерода).

 

CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

Голубой цвет

Cu2O

C5h21COH + 2Cu(OH)2 C5h21COOH + h3O + 2CuOH

h3O

Кирпично-красный цвет

9. Моносахариды могут окисляться до кислот не только в реакции Троммера. Например, при окислении 6 углеродного атома глюкозы в организме образуется глюкуроновая кислота, которая соединяется с ядовитыми и плохо растворимыми веществами, обезвреживает их и переводит в растворимые, в таком виде эти вещества выводятся из организма с мочой.

10.Моносахариды могут соединяться между собой и образовывать полимеры. Связь, которая при этом возникает называется гликозидной, она образуется за счет ОН-группы первого углеродного атома одного моносахарида и ОН-группой четвертого (1,4-гликозидная связь) или шестого углеродного атома (1,6-гликозидная связь) другого моносахарида. Кроме этого могут образовываться альфа-гликозидная связь (между двумя альфа-формами углевода) или бетта-гликозидная связь (между альфа- и бетта- формами углевода).

11.Олиго- и полисахариды могут подвергаться гидролизу с образованием мономеров. Реакция идет по месту гликозидной связи, причем этот процесс ускоряется в кислой среде. Ферменты в организме человека могут различать альфа- и беттагликозидные связи, поэтому крахмал (имеет альфагликозидные связи) переваривается в кишечнике, а клетчатка (имеет беттагликозидные связи) нет.

12.Моно- и олигосахариды могут подвергаться брожению: спиртовому, молочнокислому, лимоннокислому, маслянокислому.

Общая характеристика углеводов.

 

Углеводы – органические соединения, которые являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов. Углеводы, содержащие альдегидную группу, называются альдозы, а кетонную – кетозы. Большинство из них (но не все!например, рамноза С6Н12О5) соответствуют общей формуле Сn(Н2О)m, отчего и получили свое историческое название — углеводы. Но есть ряд веществ, например, уксусная кислота С2Н4О2 или СН3СООН, которые хоть и соответствует общей формуле, но не относится к углеводам. В настоящее время принято другое название, которое наиболее верно отражает свойства углеводов – глюциды (сладкий), но историческое название так прочно вошло в жизнь, что им продолжают пользоваться. Углеводы очень широко распространены в природе, особенно в растительном мире, где составляют 70-80 % массы сухого вещества клеток. В животном организме на их долю приходится всего около 2 % массы тела, однако и здесь их роль не менее важна. Доля их участия в общем энергетическом балансе оказывается весьма значительной, превышающей почти в полтора раза долю белков и липидов вместе взятых. В организме углеводы способны откладываться в виде гликогена в печени и расходоваться по мере необходимости.

 



infopedia.su

Тема 2. Углеводы

Цель изучения темы: получить знания об особенностях строения и свойствах углеводов, об их биологической роли в организме, а также роли углеводов пищи и запасных углеводов человеческого тела в ходе процессов восстановления организма после физических нагрузок.

Учебно-целевые вопросы (план самоподготовки по теме)

 Общая характеристика углеводов.

 Особенности химического строения моно-, ди- и полисахаридов, входящих в состав пищевых продуктов и образующихся в теле человека.

 Биологическая роль углеводов, их содержание в различных тканях и органах тела человека.

 Ферментативные превращения углеводов в пищеварительной системе.

 Транспорт углеводов через клеточные мембраны.

 Норма углеводов в питании, понятие гликемического индекса.

Целевые задачи

 На основе знаний о структуре и химических свойствах моно-, и- и полисахаридов научиться объяснять различия между углеводами, входящими в состав продуктов питания, и углеводами человеческого тела.

 На основе знания основных этапов биохимических превращений углеводов в процесс пищеварения и всасывания выбирать методы применения пищевых углеводов для повышения работоспособности и ускорения восстановительных процессов после физических нагрузок.

Методические указания к изучению темы

Работая над материалом этой темы, прежде всего нужно выяснить, по каким признакам вещества относятся к классу углеводов, рассмотреть циклические и ациклические структуры моносахаридов, поскольку моносахариды являются основой для построения молекул более сложных углеводов. Определение характерных признаков моносахаридов целесообразно начать с выявления функциональных групп. Все моносахариды содержат одну карбонильную группу -С = О и несколько спиртовых гидроокислов -ОН, т. е. являются альдегидо- или кето-спиртами.

Происхождение названия ‘Углеводы’ связано с тем, что судя по эмпирической формуле, большинство соединений этого класса представляют собой соединения углерода с водой. Так, эмпирическая формула глюкозы С₆Н₁₂О₆=(СН₂О)₆, и большинство из распространенных углеводов можно охарактеризовать общей формулой (СН₂О)_n, n>3. Если карбонил расположен в конце углеродной цепи, он образует альдегидную группу, и моносахарид называется альдозой. Большинство альдоз можно изобразить общей формулой СН₂ОН-(СНОН)_n-СOH

Если карбонил расположен между углеродными атомами, он представляет собой кетонную группу, и моносахарид называется кетозой. Кетозам соответствует общая формула СН₂ОН-СO-(СНОН)_n-СН₂ОН.

Углеводы можно считать основой существования большинства организмов, т.к. все органические вещества берут начало от углеводов, образующихся в фотосинтезе. В биосфере углеводов больше, чем других органических веществ.

1. Биологическая роль углеводов

1. Энергетическая. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50-60% суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70%. При окислении 1 г углеводов выделяется 17кДж энергии (4,1ккал). В качестве основного энергетического источника используется свободная глюкоза или запасы углеводов в виде гликогена.

2. Пластическая. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются компонентами клеточных мембран. Продукты превращения глюкозы (глюкуроновая кислота, глюкозамин и т.д.) входят в состав полисахаридов и сложных белков хрящевой и других тканей.

3. Резервная. Углеводы запасаются в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена. Его запасы зависят от массы тела, функционального состояния организма, характера питания. При мышечной деятельности запасы гликогена существенно снижаются, а в период отдыха после работы восстанавливаются. Систематическая мышечная деятельность приводит к увеличению запасов гликогена, что повышает энергетические возможности организма.

4. Защитная. Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, покрывающих поверхность сосудов, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий, вирусов, а также от механических повреждений.

5. Специфическая. Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, выполняют роль антикоагулянтов, являются рецепторами ряда гормонов или фармакологических веществ, оказывают противоопухолевое действие.

6. Регуляторная. Клетчатка пищи не расщепляется в кишечнике, но активирует перистальтику кишечника, ферменты пищеварительного тракта, усвоение питательных веществ.

studfiles.net

Углеводы особенности строение и функции в клетке. Основная функция углеводов в клетке. химическая природа и строением углеводов

Для нормального функционирования человеческому организму необходимы фундаментальные вещества, из которых и строятся все структурные части клетки, ткани и вообще весь организм. Это такие соединения, как:

Все они очень важны. Нельзя выделить среди них более или менее значимые, ведь недостаток любого ведет организм к неминуемой гибели. Рассмотрим, что представляют собой такие соединения, как углеводы, и какую роль играют они в клетке.

На протяжении десятилетий в попытке лучше жить развивались производные целлюлозы, например нитрат целлюлозы с содержанием азота более 11%, состоящий из смесей ди и тринитрата, он используется в качестве движущей взрывчатки. Он готовят из хлопка и нитрования, поэтому он известен как «порох», а также бездымный порох.

Ацетат целлюлозы: три гидроксила глюкозы целлюлозы, могут быть ацетилированы. Также из диацетата мы получаем нити, текстильное волокно, пленки для оверхед-проектора, пленки и т.д. Метиловые и этиловые эфиры целлюлозы, которые имеют коммерческое значение.

Общее понятие об углеводах

С точки зрения химии углеводами называются сложные кислородсодержащие органические соединения, состав которых выражается общей формулой C n (H 2 O) m . При этом индексы должны быть либо равны, либо больше четырех.

Функции углеводов в клетке схожи для растений, животных и человека. Какие они, рассмотрим ниже. Кроме того, сами по себе данные соединения очень различны. Существует целая классификация, которая объединяет их все в одну группу и делит при этом на разные ветви в зависимости от строения и состава.

Фессенден Ральф Дж. Фессенден Джоан. . Факультет лесного хозяйства и агрономии. Моносахариды: простые сахара Олигосахариды: от 2 до 10 моносахаридов Полисахариды: более 10 моносахаридов. Примеры: сахароза, глюкоза, фруктоза, мальтоза. Полигидроксиальдегиды называются альдозами. Полигидрокси кетоны называются кетозами.

Количество атомов углерода их молекул также является классификационным критерием: триозы. Производные альдегида или кетона полигидроксиловых спиртов с разветвленной цепью, содержащие по меньшей мере три атома углерода. Пример: глюкозадегиддегид глюкозы Кетоза: кетоновая функциональная группа.

Химическое строение и свойства

Каково же строение молекул этого класса? Ведь именно это и будет определять, каковы функции углеводов в клетке, какую роль они будут играть в ней. С химической точки зрения все рассматриваемые вещества — это альдегидоспирты. В состав их молекулы входит альдегидная группировка -СОН, а также спиртовые функциональные группы -ОН.

Формы пиранидов предполагают две конформации. В водных растворах моносахариды, содержащие более 4 атомов углерода, образуют циклическую структуру, а не линейные структуры. В водном растворе моносахариды проявляются в виде циклических структур, где гидроксильная группа реагирует с карбонильной группой той же молекулы.

Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица

Сахароза: невосстанавливающий сахар. Формируется только растениями. Трегалоза: невосстанавливающий сахар. Источник хранения энергии, присутствующий в гемолимфе насекомых. Гомополисахариды: форма хранения энергии и структурный компонент клеточной стенки растения и экзоскелета Гетерополисахариды: внеклеточный носитель во многих жизненных формах и структурный компонент клеточной стенки бактерий.

Существует несколько вариантов формул, с помощью которых можно изобразить

Глядя на последние две формулы, можно спрогнозировать функции углеводов в клетке. Ведь станут понятны их свойства, а отсюда и роль.

Химические свойства, которые проявляют сахара, объясняются наличием двух разных функциональных групп. Так, например, как и углеводы способны давать качественную реакцию со свежеосажденным гидроксидом меди (II), а как альдегиды, окисляются до в результате реакции серебряного зеркала.

Моносахариды могут объединяться для образования макромолекул с длинными цепями фруктозы, глюкозы или галактозы. Они называются полисахаридами. Полисахариды представляют собой молекулы с большим количеством сахаров. Существуют сотни полисахаридов, но наиболее распространенными являются целлюлоза и крахмал.

Крахмал состоит из α-глюкозных единиц, соединенных 1-4 связями и разделенных на две части: амилозу, которая является неразветвленной прямой цепью, и амилопектин, который имеет точки разветвления, с соединениями типа 1. Целлюлоза Целлюлоза представляет моносахаридные единицы при 180 ° по отношению к соседним, что дает ей стабилизирующую сеть водородных мостиков. Хитин является основным компонентом экзоскелетов насекомых, рыбьего веса и т.д. Глюкозидная связь 16 Невосстанавливающий восстановительный конец Глюкозидная связь.

Классификация углеводов

Так как рассматриваемых молекул большое разнообразие, то химиками была создана единая классификация, которая объединяет все схожие соединения в определенные группы. Так, выделяют следующие типы сахаров.

1. Простые, или моносахариды. Содержат одну субъединицу в составе. Среди них выделяют пентозы, гексозы, гептозы и прочие. Самые важные и распространенные — рибоза, галактоза, глюкоза и фруктоза.
2. Сложные . Состоят из нескольких субъединиц. Дисахариды — из двух, олигосахариды — от 2 до 10, полисахариды — больше 10. Самые важные среди них: сахароза, мальтоза, лактоза, крахмал, целлюлоза, гликоген и прочие.

Функции углеводов в клетке и организме очень важны, поэтому значение имеют все перечисленные варианты молекул. Для каждой из них отводится своя роль. Какие же это функции, рассмотрим ниже.

Начало навигационной панели главы. Конец навигационной панели главы. Диозид является восстановительным, когда он имеет открытую связь, то есть связь, способную реагировать, чтобы сделать диозидные сборки. Введем здесь понятие типа молекулы α и β. На углероде 1 углеродной цепи рассматриваемого осе, если спиртовая функция находится «ниже» цикла, молекула называется α, если она находится «выше», молекула называется β.

Крахмалом богаты различные крупы, мука, картофель

Углеродный номер цепи отмечен красным цветом на следующих двух рисунках. Он является предшественником образования крахмала и гликогена. Лактоза — это молочный сахар. Он образован из β-1, 4-связанной галактозы с глюкозой. Это составной мономер целлюлозы. Сахароза является растворимой и нереакционноспособной молекулой.

Функции углеводов в клетке

Их несколько. Однако существуют те, которые можно назвать основными, определяющими, и есть второстепенные. Чтобы лучше разобраться в данном вопросе, следует все их перечислить более структурировано и понятно. Так мы выясним функции углеводов в клетке. Таблица, приведенная ниже, нам в этом поможет.

Таким образом, сахароза является существенным невосстанавливающим диозидом. В самом деле, это самый распространенный сахар, который мы используем: столовый сахар. Он извлекается из свеклы сахарной свеклы и сахарного тростника. Затем сахароза позволяет формировать резервы в организме.

Цепочки олигозидов, олигозидов или олигосахаридов могут быть связаны с различными элементами организма для выполнения клеточной работы.

• Молекулярная маркировка с ролью адресации.
• Маркировка белков, которые клетки секретируют маркировку мембранных белков.
• Путем связывания с белками путем связывания с липидами.

Эти метки имеют несколько очень важных функций в функционировании организма.

Очевидно, что переоценить значение рассматриваемых веществ сложно, так как именно они лежат в основе многих жизненно важных процессов. Рассмотрим некоторые функции углеводов в клетке более подробно.

Энергетическая функция

Одна из самых важных. Никакие продукты питания, потребляемые человеком, не способны дать ему такое количество килокалорий, как углеводы. Ведь именно 1 грамм данных веществ расщепляется с высвобождением 4,1 ккал (38,9 кДж) и 0,4 грамма воды. Такой выход способен обеспечить энергией работу всего организма.

Это также позволяет формировать разные молекулы по факту разнообразия возможных связей и ветвления между молекулами.

• Поэтому это признание является специфическим.
• Это приводит к образованию макромолекул.

Также называемые глициды, они являются наиболее распространенными органическими веществами на Земле. Их молекулы — атомы кислорода, углерода и водорода. С химической точки зрения это полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны. В их молекуле они содержат функциональные альдегидные или кетогруппы, а также ряд гидроксильных групп.

Поэтому с уверенностью можно сказать, что углеводы в клетке выполняют функции поставщиков или источников силы, энергии, возможности к существованию, к осуществлению любого вида деятельности.

Давно замечено, что именно сладости, которые являются углеводами по большей части, способны быстро восстановить силы и придать энергии. Это касается не только физических тренировок, нагрузок, но и мыслительной деятельности. Ведь чем больше человек думает, решает, размышляет, учит и прочее, тем больше биохимических процессов происходит в его головном мозге. А для их осуществления нужна энергия. Где ее взять? Ответ вернее, продукты, которые их содержат, дадут ее.

В зависимости от количества единиц в молекуле мы различаем. Моносахариды — не могут быть дополнительно гидролизованы в более простые единицы; олигосахариды — гидролиз с образованием 2-10 единиц моносахаридов; полисахариды — гидролизуются до более чем 10 моносахаридов. Гетерополисахариды: это полимеры, состоящие из более чем одного типа моносахарида.

• С-атомы: триоза, тетроза, пентоза, гексоза.
• Функциональные группы: альдозы и кетозы.
• Гомополисахариды: это полимеры того же типа моносахарида.
• Примерами являются крахмал, гликоген или целлюлоза.

Структура сахаридной молекулы может быть выражена в разных формулах.

Энергетическая функция, которую выполняют рассматриваемые соединения, позволяет не только двигаться и думать. Энергия нужна и на многие другие процессы:

• построения структурных частей клетки;
• газообмена;
• пластического обмена;
• выделения;
• кровообращения и проч.

Все жизненно важные процессы требуют источника энергии для своего существования. Это и обеспечивают для живых существ углеводы.

Углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов

Циклическая формула, которая возникает в результате образования гетероциклической структуры. Цикл может быть: шесть человек — пираноза — подобно шестиуглеродному пирану; пятичленная — фураноза — аналогична пятиуглеродистой печи. Он показывает реакцию гидроксила с карбонильной группой с образованием так называемой полуацетальной структуры. Формула Толленса описывает формирование циклической структуры линейной формулы. . Это условие, при котором соединения с одинаковой общей формулой имеют различное структурное расположение атомов в молекуле.

Пластическая

Другое название данной функции — строительная, или структурная. Оно говорит само за себя. Углеводы принимают активное участие в построении важных макромолекул в организме, таких как:

Именно благодаря рассматриваемым нами соединениям происходит формирование гликолипидов — одних из важнейших молекул клеточных мембран. Кроме того, из целлюлозы, то есть полисахарида, построена растений. Она же — основная часть древесины.

Химическое строение и свойства

В молекулах углеводов встречаются следующие изомерные типы. Назначение соответствующей серии основано на сходстве с исходным соединением серии углеводов — глицеральдегидом. Углеводы — это группа химических веществ, основная роль которых заключается в том, чтобы доставить энергию тела. Сжигание 1 г этого ингредиента дает вам 4 калории. С углеводами мы поставляем глюкозу, которая необходима, и для некоторых клеток, таких как наши клетки мозга или эритроциты, единственное топливо.

Углеводы делятся на ассимилируемые и не потребляемые, или на волокна. Среди разнообразных углеводов мы различаем. Моносахариды, т.е. простые сахара, такие как глюкоза, фруктоза, галактоза. . Это позволяет нам пережить промежутки между приемами пищи и дает энергию, необходимую для упражнений. Кроме того, углеводы в результате химических изменений могут быть использованы для получения некоторых аминокислот, химических соединений, которые производят белки. Они также используются в сочетании с другими компонентами, используемыми для синтеза нескольких структур ячеек.

Если же говорить о животных, то у членистоногих (ракообразных, пауков, клещей), протистов в состав клеточной мембраны входит хитин — же компонент встречается в клетках грибов.

Таким образом, углеводы в клетке выполняют функции строительного материала и позволяют формироваться многим новым структурам и распадаться старым с высвобождением энергии.

Они также обладают вкусом, консистенцией и цветом пищевых продуктов. Углеводы играют ключевую роль в превращении жирных кислот. Их надлежащий запас пищи позволяет окислять жирные кислоты в энергию, углекислый газ и воду. Однако, если в рационе слишком мало, происходит неполное сжигание жирных кислот, что приводит к образованию подкисляющего тела кетонового тела.

Потребление углеводов и здоровье

Наиболее важные группы, которые содержат их, включают зерновые, крупы, рис, макароны, отруби, зерновые, фрукты, овощи и мед, сахар, сладости, сладкие напитки, соки. Сахар в небольших количествах является составной частью многих продуктов, таких как молочные продукты или кетчупы. Должен появляться во всех основных приемах пищи. Помимо энергии, важны также витамины группы В, минералы, такие как магний, кальций, фосфор и калий. Содержание диетических волокон влияет на скорость пищеварения и скорость увеличения уровня глюкозы в крови после еды.

Запасающая

Данная функция очень важна. Не вся энергия, поступающая в организм с пищей, тратится сразу. Часть остается заключенной в молекулах углеводов и откладывается в виде запасных питательных веществ.

У растений это крахмал, или инулин, в клеточной стенке — целлюлоза. У человека и животных — гликоген, или животный жир. Это происходит для того, чтобы всегда был запас энергии на случай голодания организма. Так, например, верблюды запасают жир не только для получения энергии при его расщеплении, а, по большей части, для высвобождения необходимого количества воды.

Это очень важно в контексте контроля аппетита и предотвращения таких цивилизационных заболеваний, как ожирение. Овощи характеризуются различными углеводами. В зависимости от типа они варьируются от 3% до 30%. Самое высокое содержание углеводов содержится в картофеле и бобовых. Овощи рекомендуют есть около 5 раз в день. Это связано с более высоким содержанием прямых углеводов, чем с овощами. Как дефицит, так и избыток этого ингредиента в ежедневном рационе вредны для организма.

С точки зрения предотвращения цивилизационных заболеваний, более проблематично превышать рекомендуемое количество углеводов в рационе. Избыток каждого из основных питательных веществ приводит к положительному энергетическому балансу. Это означает условие, при котором организм получает больше энергии, чем он может использовать, приводя к избыточному количеству калорий, хранящихся в виде жира. Однако простые сахара, которые мы находим в сладостях, подслащенных напитках, сахаре, фруктах, поставляемых в больших количествах, быстро превращаются в жир, который заполнен адипоцитами, то есть жировыми клетками.

Защитная функция

Наряду с описанными выше, функции углеводов в клетке живых организмов еще и защитные. В этом легко убедиться, если проанализировать качественный состав смолы и камеди, образующейся в месте ранения структуры дерева. По своей химической природе это моносахариды и их производные.

Примечание. Кола может содержать почти 40 г сахара. Как вы можете видеть, вы можете легко превысить рекомендуемое количество этого ингредиента в рационе, особенно учитывая, что сахар добавляется к значительной части продукта, такого как фруктовый йогурт, пахта, гомогенизированный сыр, горчица, колбаса, паштет, кетчуп, мюсли. Чрезмерное потребление простых сахаров является одним из основных факторов, влияющих на увеличение веса и увеличение избыточного веса и ожирения.

Этот подход к питанию также связан с другими последствиями. К примеру, основным фактором развития распада зубов. Сахара являются питательными веществами для бактерий во рту. Это приводит к образованию кислот, таких как молочная кислота, что способствует разложению и деминерализации зубной эмали. Особенно неблагоприятными являются сладости, прилипающие к зубам, такие как выдумки или батончики и подслащенные газированные напитки, которые контактируют почти со всей поверхностью зубной эмали.

Такая вязкая жидкость не позволяет посторонним патогенным организмам проникать внутрь дерева и вредить ему. Так получается, что осуществляется выполнение защитной функции углеводов.

Также примером данной функции могут служить такие образования у растений, как шипы, колючки. Это — мертвые клетки, которые состоят преимущественно из целлюлозы. Они защищают растение от поедания животными.

Основная функция углеводов в клетке

Из тех функций, что мы перечислили, безусловно, можно выделить самую главную. Ведь все же задача каждого продукта, содержащего рассматриваемые вещества, — усвоиться, расщепиться и дать организму необходимую для жизни энергию.

Поэтому основная функция углеводов в клетке — энергетическая. Без достаточного количества жизненных сил не сможет нормально протекать ни один процесс, как внутренний, так и наружный (движение, мимика лица и прочее). А больше, чем углеводы, ни одно вещество не может дать энергетический выход. Поэтому мы и обозначаем данную роль как самую важную и значимую.

Продукты, содержащие углеводы

Еще раз обобщим. Функции углеводов в клетке следующие:

• энергетическая;
• структурная;
• запасающая;
• защитная;
• рецепторная;
• теплоизоляционная;
• каталитическая и прочие.

Какие же продукты необходимо употреблять, чтобы организм получал достаточное количество этих веществ каждый день? Небольшой список, в котором собраны только наиболее богатые углеводами продукты, поможет нам в этом разобраться.

1. Растения, клубни которых богаты крахмалом (картофель, топинамбур и другие).
2. Крупы (рис, перловка, гречка, пшено, овес, пшеница и прочие).
3. Хлеб и все хлебобулочные изделия.
4. Тростниковый или — это дисахарид в чистом виде.
5. Макароны и все их разновидности.
6. Мед — на 80% состоит из рацемической смеси глюкозы и фруктозы.
7. Сладости — любые кондитерские изделия, которые сладки на вкус, являются источниками углеводов.

Однако злоупотреблять перечисленными продуктами также не стоит, ведь это может привести к излишнему отложению гликогена и, как следствие, ожирению, а также сахарному диабету.

Питательные вещества в углеводах – это простой и доступный источник энергии для организма. Сложные всегда полезнее простых углеводов, способствующих отложению жировой клетчатки под кожей.Моносахаридами, олигосахаридами и полисахаридами называют основные углеводы. Моносахариды — объединение сладкой рибозы, дезоксирибозы, глюкозы, фруктозы, галактозы. К полисахаридам относятся растворимая и сладкая сахароза (сахар из тростника), мальтоза (сладкий солод), лактоза (сахарное молочко) К полисахаридам — остаточные молекулы моносахаридов, имеющие ковалентные связи. Они находятся в крахмале, целлюлозе, хитине, крахмале.

Углеводы для работы клетки. Накапливание энергии для бесперебойной работы всего организма – основная функция углеводов в клетке. Во время сгорания (окисления) или при создании анаэробных условий (без поступления кислорода) углерод высвобождает энергию для клеток. Клеточное дыхание обеспечивает глюкоза. Биологические процессы в организме невозможны без фруктозы. Прорастающие семена накапливают мальтозу, а фотосинтез обеспечивается сахарозой. Без этих простых усвояемых энергетических источников для клеток не состоялся бы обмен молекул белков и жира, не работали бы секреты слюнных и желез, что образуют слизь и иные важные соединения.

Глюкоза из плодов и ягод необходима для работы мозга. Печень нуждается в ней для бесперебойной деятельности и гликогена. Для усвоения фруктозы организму не нужно вырабатывать дополнительно инсулин. Это важно для диабетиков. Фруктоза нужна для снижения калорийности пищи и содержится меде, фруктах и ягодах. Лактоза — в молочных продуктах, мальтоза — в меде, экстракте из солода (патоке), проросших зернах. Сахарозу содержат сладкие фрукты и овощи: абрикосы, персики, слива, свекла, морковь, а также сахарная свекла и тростник, из которых получают сахар и добавляют в кондитерские изделия, конфеты и шоколад, выпечку, сладкие напитки.

Запасающая функция углеводов. Избыток углеводов накапливается в клетках и способствует отложению жира, особенно сахароза. Поставщиком энергии становится крахмал с гликогеном. Они возмещают недостающую энергию в клетке во время мышечной работы, длительного голода. В этом заключается запасающая функция углеводов. Источники крахмала – изделия из муки, крупы, бобовые и картофель. Продукты с крахмалом организм переваривает медленно, где расщепляет его до глюкозы. Манка и рис усваиваются легче. При употреблении фруктов и ягод печень насыщается гликогеном.

Роль непредельных (сложных) углеводов. Непредельные углеводы отвечают за обмен веществ. При их отсутствии или недостатке возмещать недостающую энергию приходится жирам и белкам, нарушая солевой обмен и деятельность почек, отравляя мозговые клетки. Непредельные углеводы способствуют развитию полезных бактерий и стимулируют перистальтику кишечника, выводят жир, замедляют всасывание сахара, снижают уровень холестерина, устраняют запоры и геморрой, снижают дозу инсулина диабетикам.

Они находятся в клетчатке: целлюлозе, гемицеллюлозе, лигнине, камеди, пектине. Сложные углеводы содержат овощи, фрукты, ягоды, цитрусовые, пшеничные отруби, овес.»Аннотация». Основная функция углеводов в клетке – накапливание энергии для организма. Запасающая функция углеводов – накапливание источник энергии. Сложные непредельные углеводы – развивают полезные бактерии и стимулируют работу кишечника.

rabbitprom.ru

Биология для студентов — 12. Углеводы, их строение, свойства, классификация, биологическая роль

Углеводы, или сахара, — это органические соединения, которые содержат в молекуле одновременно карбонильную (альдегидную или кетонную) и несколько гидроксильных (спиртовых) групп. Другими словами, углеводы — это альдегидоспирты (полиоксиальдегиды) или кетоноспирты (полиоксикетоны). Углеводы являются неотъемлемым компонентом клеток и тканей всех живых организмов представителей растительного и животного мира, составляя (по массе) основную часть органического вещества на Земле. Источником углеводов для всех живых организмов является процесс фотосинтеза, осуществляемый растениями. Углеводы играют чрезвычайно важную роль в живой природе, и являются самыми распространенными веществами в растительном мире, составляя до 80 % сухой массы растений. Важное значение углеводы имеют и для промышленности, поскольку они в составе древесины широко используются в строительстве, производстве бумаги, мебели и других товаров.

Основные функции:

• Энергетическая. При распаде углеводов высвобождаемая энергия рассеивается в виде тепла или накапливается в молекулах АТФ. Углеводы обеспечивают около 50 – 60 % суточного энергопотребления организма, а при мышечной деятельности на выносливость — до 70 %.
• Пластическая. Углеводы (рибоза, дезоксирибоза) используются для построения АТФ, АДФ и других нуклеотидов, а также нуклеиновых кислот. Они входят в состав некоторых ферментов. Отдельные углеводы являются структурными компонентами клеточных мембранУглеводы накапливаются (запасаются) в скелетных мышцах, печени и других тканях в виде гликогена.
• Специфическая. Отдельные углеводы участвуют в обеспечении специфичности групп крови, исполняют роль антикоагулянтов (вызывающие свертывание), являясь рецепторами цепочки гормонов или фармакологических веществ, оказывая противоопухолевое действие.
• Защитная. Сложные углеводы входят в состав компонентов иммунной системы; мукополисахариды находятся в слизистых веществах, которые покрывают поверхность сосудов носа, бронхов, пищеварительного тракта, мочеполовых путей и защищают от проникновения бактерий и вирусов, а также от механических повреждений.
• Регуляторная. Клетчатка пищи не поддается процессу расщепления в кишечнике, однако активирует перистальтику кишечного тракта, ферменты, использующиеся в пищеварительном тракте, улучшая пищеварение и усвоение питательных веществ.

Классификация углеводов. Все углеводы можно разделить на две большие группы:

• простые углеводы (моносахариды, или монозы),
• сложные углеводы (полисахариды, или полиозы).

Простые углеводы не подвергаются гидролизу с образованием других, еще более простых углеводов. При разрушении молекул моносахаридов можно получить молекулы лишь других классов химических соединений. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле, различают тетрозы (четыре атома), пентозы (пять атомов), гексозы (шесть атомов), и т.д. Если моносахариды содержат альдегидную группу, то они относятся к классу альдоз (альдегидоспиртов), если кетонную — к классу кетоз (кетоноспиртов).

Сложные углеводы, или полисахариды, при гидролизе распадаются на молекулы простых углеводов. Сложные углеводы, в свою очередь, делятся на:

• олигосахариды,
• полисахариды.

Олигосахариды — это низкомолекулярные сложные углеводы, растворимые в воде и сладкие на вкус. Полисахариды — это высокомолекулярные углеводы, образованные более чем из 20 остатков моносахаридов, нерастворимые в воде и не сладкие на вкус.

В зависимости от состава, сложные углеводы можно разделить на две группы:

• гомополисахариды, состоящие из остатков одного и того же моносахарида;
• гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов.

Моносахариды. Общая формула моносахаридов — СпН2пОп. Названия моносахаридов образуют из греческого числительного, соответствующего числу углеродных атомов в данной молекуле, и окончания -оза. Чаще всего в живой природе встречаются моносахариды с пятью и шестью углеродными атомами — пентозы и гексозы. В зависимости от характера карбонильной группы, входящей в состав моносахаридов (альдегидная или кетонная), моносахариды делятся на:

• альдозы (альдегидоспирты),
• кетозы (кетоноспирты).

Из гексоз наиболее широко распространены глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (фруктовый сахар). Глюкоза — это представитель альдоз, а фруктоза — кетоз. Глюкоза и фруктоза являются изомерами, т.е. они имеют один и тот же атомарный состав и их молекулярная формула одинакова (С6Н12О6). Однако пространственное строение их молекул различается:
СН2ОН-СНОН-СНОН-СНОН-СНОН-СНО Глюкоза (альдогексоза)

СН2ОН-СНОН-СНОН-СНОН-СО-СН2ОН Фруктоза (кетогексоза).

Э.Фишер разработал пространственные формулы, названные его именем. В этих формулах углеродные атомы нумеруют с того конца цепи, к которому ближе карбонильная группа. В частности, в альдозах первый номер присваивается углероду альдегидной группы.
Однако моносахариды существуют не только в виде открытых форм, но и в виде циклов. Эти две формы — цепная и циклическая — являются таутомерными и способны самопроизвольно переходить одна в другую в водных растворах. Представители моносахаридов:

• D-рибоза — компонент РНК и коферментов нуклеотидной природы.
• D-глюкоза (виноградный сахар) — кристаллическое белое вещество, хорошо растворимое в воде, температура плавления равна 146°С. Полимеры глюкозы, прежде всего
• D-галактоза — кристаллическое вещество, составная часть молочного сахара, важнейший компонент пищевого рациона. Достаточно хорошо растворяется в воде, сладкое на вкус, температура плавления равна 165°С. Наряду с D-маннозой, этот моносахарид входит в состав многих гликолипидов и гликопротеинов.
• D-манноза — кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде, температура плавления равна 132°С. Встречается в природе в виде полисахаридов — маннанов, из которых может быть получено гидролизом.
• D-фруктоза (фруктовый сахар) — кристаллическое вещество, температура плавления равна 132°С. Хорошо растворима в воде, сладкая на вкус, сладость превосходит сладость сахарозы в два раза. В свободной форме содержится во фруктовых соках (фруктовый сахар) и меде. В связанной форме фруктоза присутствует в сахарозе и растительных полисахаридах (например, в инулине).

При окислении альдоз образуется три класса кислот: альдоновые, альдаровые и альдуроновые.

Наиболее важными полисахаридами являются следующие:

• Целлюлоза — линейный полисахарид, состоящий из нескольких прямых параллельных цепей, соединенных между собой водородными связями. Каждая цепь образована остатками β-D-глюкозы. Такая структура препятствует проникновению воды, очень прочна на разрыв, что обеспечивает устойчивость оболочек клеток растений, в составе которых 26—40 % целлюлозы. Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку в их желудочно-кишечном тракте отсутствует фермент целлюлаза, расщепляющий целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, поскольку они придают пище объемность и грубую консистенцию, стимулируют перистальтику кишечника.
• Крахмал и гликоген. Эти полисахариды являются основными формами запасания глюкозы у растений (крахмал), животных, человека и грибов (гликоген). При их гидролизе в организмах образуется глюкоза, необходимая для процессов жизнедеятельности.
• Хитин образован молекулами β-глюкозы, в которой спиртовая группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCh4. Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки. Хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

vseobiology.ru

Углеводы | Параграф 1.2

 «Введение в общую биологию и экологию. 9 класс». А.А. Каменский (гдз)

 

Вопрос 1. Какой состав и строение имеют молекулы углеводов?

Сахара (углеводы) являются одной из наиболее важных и распространённых групп природных органических соединений. Они составляют до 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов. Молекулы углеводов состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, причем соотношение водорода и кислорода в них 2:1, как в молекуле воды. Именно по этой причине эти вещества получили свое название «углеводы».

Вопрос 2. Какие углеводы называются моно-, ди- и полисахаридами
Моносахариды — это углеводы, в состав которых входит от трех до шести атомов углерода. Из шестиуглеродных сахаров известны глюкоза, фруктоза, галактоза, из пятиуглеродных сахаров — рибоза и дезоксирибоза. Последние входят в состав нуклеиновых кислот.
Дисахариды состоят из двух молекул моносахаридов. Например, сахароза (тростниковый сахар) состоит из молекул глюкозы и фруктозы. Из дисахаридов известны также мальтоза (солодовый сахар) и лактоза (молочный сахар). И моно — и дисахариды растворимы в воде и сладки на вкус.
Полисахариды — сложные сахара, состоящие из множества мономеров, которыми являются моносахариды. К полисахаридам относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин. Целлюлоза — линейный полимер, состоящий из множества молекул глюкозы. Крахмал и гликоген также состоят из глюкозы, только имеют разветвленную структуру.

Вопрос 3. Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?
1. Энергетическая функция. Углеводы — основные источники энергии в клетке. При полном расщеплении 1 г глюкозы высвобождается 17,6 кДж энергии.
2. Запасающая функция. Крахмал и гликоген используются клетками растений и животных для запасания энергии.
3. Структурная функция. Целлюлоза и хитин обеспечивают прочность клеточных стенок растений и грибов. Некоторые сложные полисахариды, состоящие из двух типов простых сахаров, входят в состав сухожилий, хрящей, вещества кожи, придавая этим тканям прочность и эластичность, входят в состав ДНК, РНК и АТФ в виде дезоксирибозы и рибозы.
4. Защитная функция. Хитин является защитным компонентом тканей животных.
5. Рецепторная функция. Некоторые углеводы служат рецепторами в составе клеточных мембран и обеспечивают узнавание клетками друг друга при взаимодействии.

buzani.ru