 |
Сахароза (тростниковый сахар)
|
|
|
|
Углеводы
Углеводы, или сахариды, — органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород, водород. Углеводы составляют около 1% массы сухого вещества в животных клетках, а в клетках печени и мышц — до 5%. Наиболее богаты углеводами растительные клетки (до 90% сухой массы). Химический состав углеводов характеризуется их общей формулой Сm(Н2О)n, где m≥n. Количество атомов водорода в молекулах углеводов, как правило, в два раза больше атомов кислорода (то есть как в молекуле воды). Отсюда и название — углеводы. Впервые в 1844 г. этот термин ввёл отечественный учёный К. Шмид.
Различают две группы углеводов:
© простые сахара;
© сложные сахара, образованные остатками простых сахаров.
Углеводы в клетке могут находится в двух состояниях:
Ø в свободном – глюкоза и фруктоза в клетках плодов растений и нектарников цветков, а также сахароза, крахмал, целлюлоза.
Ø в связанном – рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот РНК и ДНК, рибоза также участвует в образовании АТФ.
Простые углеводы
Простые углеводы называют моносахаридами, так как они не гидролизуются. Общая формула простых сахаров — (СН2О)n, где n ≥ 3.В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моносахаридов различают: триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С), гептозы (7С). В природе наиболее широко распространены пентозы и гексозы.
Свойства моносахаридов
© Низкая молекулярная масса;
© сладкий вкус;
© легко растворяются в воде;
© кристаллизуются;
© относятся к редуцирующим (восстанавливающим) сахарам.
Важнейшие моносахариды: из пентоз — дезоксирибоза и рибоза, входящие в состав ДНК, РНК и АТФ; из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза (общая формула С6Н12О6).
|
|
|
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. Молекулы моносахаридов могут иметь вид прямолинейных цепочек или циклических структур (рис. 263). Для пентоз и гексоз — наиболее характерна именно циклическая структура, линейные молекулы встречаются очень редко. Молекулы дисахаридов и полисахаридов также образованы циклическими формами моносахаридов.
Моносахариды могут быть представлены в форме a- и b-изомеров (рис. 264). Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (a-изомер), так и над ней (b-изомер). a- и b-изомеры играют важную роль, например, в образовании крахмала и целлюлозы.
   
|
Наиболее важные моносахариды
Эритроза
Эритроза (С4Н804) — один из промежуточных продуктов фотосинтеза.
Триозы
C3H6O3. Молочная и пировиноградные кислоты, промежуточные продукты углеводного обмена. Из триоз наиболее важными являются молекулы глицерина и его производных (молочная кислота, пировиноградная кислота).
Тетрозы
C4H8O4. Встречается редко, чаще у бактерий.
Рибоза и дезоксирибоза
Моносахариды группы пентоз (рис. 265). Входят в состав мономеров нуклеиновых кислот, некоторых коферментов, АМФ, АДФ, АТФ. Дезоксирибоза (С5Н10О4) отличается от рибозы (С5Н10О5) тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу как у рибозы.
Рис. 265. Пентозы: 1 — рибоза; 2 — дезоксирибоза.
Глюкоза (виноградный сахар)
Одна из наиболее распространенных гексоз. В свободном виде встречается и у растений, и у животных. Глюкоза — это первичный источник энергии для клеток. Входит в состав важнейших ди- и полисахаридов. Обязательный компонент крови. Снижение ее количества приводит к немедленному нарушению жизнедеятельности нервных и мышечных клеток. Находясь в клетках, регулирует осмотическое давление. Снижение её количества в крови влечёт за собой немедленное нарушение жизнедеятельности нервных и мышечных клеток, иногда сопровождаемое судорогами или обморочным состоянием.
|
|
|
Фруктоза
Широко распространена в природе. В свободном виде встречается в плодах. Особенно много ее в меде, фруктах. Значительно слаще глюкозы и других сахаров. Входит в состав олиго- и полисахаридов, участвует в поддержании тургора растительных клеток. Поскольку метаболизм фруктозы не регулируется инсулином, имеет важное значение при питании больных сахарным диабетом.
Галактоза
Пространственный изомер глюкозы. Входит в состав олигосахаридов, растительных и бактериальных полисахаридов. Вместе с глюкозой образуют важнейший дисахарид молока — лактозу, называемую молочным сахаром. Легко превращается в глюкозу в печени и других органах.
Сложные углеводы
Сложными называют углеводы, молекулы которых при гидролизе распадаются с образованием простых углеводов. Их состав выражается общей формулой Сm(H2O)n, где m>n, а m и n больше 3.
Среди сложных углеводов различают олигосахариды и полисахариды.
Олигосахариды
Олигосахаридами называют сахароподобные сложные углеводы, содержащие от 2 до 4 (10?) моносахаридных остатков. Полисахариды первого порядка.
В зависимости от количества остатков моносахаридов, входящих в молекулы олигосахаридов, различают дисахариды, трисахариды, тетра-сахариды и т.д. Наиболее широко распространены в природе дисахариды.
Свойства олигосахаридов:
· Сравнительно невысокая (несколько сотен) молекулярная масса;
· хорошая растворимость в воде;
· легко кристаллизуются;
· обладают, как правило, сладким вкусом;
· могут быть как редуцирующими, так и нередуцирующими.
Дисахариды
Дисахариды — олигосахариды, молекулы которых образованы двумя остатками моносахаридов. Встречаются в природе в свободном виде или в составе полисахаридов.
Образование дисахаридов
Дисахариды образуются в результате конденсации двух моносахаридов (чаще всего гексоз) (рис. 266). Связь, возникающую между двумя моносахаридами, называют гликозидной. Обычно она образуется между 1-м и 4-м углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь).
|
|
|
Рис. 266. Образование дисахарида.
Сахароза (тростниковый сахар)
Состоит из остатков глюкозы и фруктозы. Легко растворима в воде. Широко распространена в растениях. Углеводы, образовавшиеся в процессе фотосинтеза, в виде сахарозы оттекают из листьев. Сахароза легко превращается в крахмал и гликоген. Играет огромную роль в питании животных и человека. В основном сахарозу получают из сахарной свеклы и сахарного тростника.
Лактоза (молочный сахар)
Образована остатками глюкозы и галактозы. Плохо растворима в воде. Входит в состав молока. Является источником энергии для детенышей млекопитающих. В свободном виде обнаружена у некоторых растений. Используется в микробиологической промышленности для приготовления питательных сред.
|
|
|
