какая реакция лежит в основе классификации углеводов

Углеводы

Классификация

Моносахариды

В присутствии ионов металла, молекулы формальдегида соединяются, образуя различные углеводы, например, глюкозу.

Окисление глюкозы идет до глюконовой кислоты. Это можно осуществить с помощью реакций серебряного зеркала, с гидроксидом меди II.

Восстановление глюкозы возможно до шестиатомного спирта сорбита (глюцита), применяемого в пищевой промышленности в качестве сахарозаменителя. На вкус сорбит менее приятен, менее сладок, чем сахар.

В результате такой реакции образуется характерное голубое окрашивание раствора.

Возможны несколько вариантов брожения глюкозы: спиртовое, молочнокислое, маслянокислое. Эти виды брожения имеют большое практическое значение и характерны для многих живых организмов, в частности бактерий.

Применяется фруктоза как сахарозаменитель. Она в 3 раза слаще глюкозы и в 1,5 раза слаще сахарозы.

Дисахариды

При их гидролизе получаются различные моносахариды.

Полисахариды

Из множества реакций, более всего мне хотелось бы выделить гидролиз крахмала. В результате образуется глюкоза.

© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Источник

Какая реакция лежит в основе классификации углеводов

Углеводы (сахара) — органические вещества, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y,

Общеизвестные представители: глюкоза (виноградный сахар) С₆Н₁₂О₆, сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, мальтоза (солодовый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, лактоза (молочный сахар) С₁₂H₂₂O₁₁, крахмал и целлюлоза (С₆Н₁₀О_{5 ) n}.

Учебный фильм «Углеводы»

Известны также соединения, относящиеся к углеводам, состав которых не соответствует общей формуле, например, сахар рамноза С₆Н₁₂О₅

В то же время есть вещества, соответствующее общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, природный шестиатомный спирт инозит С₆Н₁₂О₆).

Углеводы объединяют разнообразные соединения – от низкомолекулярных, состоящих из некоторых атомов (х=3), до полимеров [С_xН₂О_y]_n с молекулярной массой в несколько миллионов (n=10000).

Биологическая роль углеводов

Углеводы содержатся в клетках растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. Эти соединения образуются растениями в процессе фотосинтеза из углекислого газа и воды и при участии хлорофилла.

Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с растительной пищей. Углеводы составляют значительную долю пищи млекопитающих.

Фотосинтез можно рассматривать как процесс восстановления СО₂ с использованием солнечной энергии:

В процессе дыхания происходит окисление углеводов, в результате чего выделяется энергия, необходимая для функционирования живых организмов:

Видеофильм «Механизм фотосинтеза»

Содержание углеводов в растениях составляет до 80% массы сухого вещества, в организмах человека и животных – до 20%. Они играют важную роль в физиологических процессах. Пища человека состоит примерно на 70% из углеводов.

Функции углеводов в живых организмах разнообразны.

Они служат источником запасной энергии (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген). В растительных организмах углеводы являются основой клеточных мембран. В качестве одного из структурных компонентов остатки углеводов входят в состав нуклеиновых кислот.

Классификация углеводов

Все углеводы по числу входящих в их молекулы структурных единиц (остатков простейших углеводов) и способности к гидролизу можно разделить на две группы: простые углеводы, или моносахариды, и сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды).

Простые углеводы (моносахариды) – это простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов.

Сложные углеводы (олигосахариды и полисахариды) – это углеводы, молекулы которых состоят из двух или большего числа остатков моносахаридов и разлагаются на эти моносахариды при гидролизе.

Олигосахариды (продукты конденсации двух или нескольких молекул моносахаридов). Среди олигосахаридов наибольшее значение имеют дисахариды (диозы) – продукты конденсации двух молекул моносахаридов (например, сахароза — С₁₂Н₂₂О₁₁, при гид­ро­ли­зе пре­вра­ща­ет­ся в смесь глю­ко­зы и фрук­то­зы).

Полисахариды (крахмал, целлюлоза) образованы большим числом молекул моносахаридов.

Олиго- и полисахариды расщепляются при гидролизе до моносахаридов. В молекулах олигосахаридов содержится от 2 до 10 моносахаридных остатков, в полисахаридах — от 10 до 3000—5000.

Раффиноза – содержится в сахарной свекле.

Гликоген – животный крахмал.

Номенклатура углеводов

Для большинства углеводов приняты тривиальные названия с суффиксом –оза (глюкоза, рибоза, сахароза, целлюлоза и т.п.).

Источник

Параграф 29. углеводы классификация производные

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 29:
«Углеводы».

См. также п.38 и 39.
Нужно знать о том, что в организме D-изомеры углеводов и что это такое.

Студентам:
Нужно уметь писать формулы углеводов в проекциях Фишера («вертикальные линейные») и Хеуорса (циклические формы):
для ГЛЮКОЗЫ, рибозы, фруктозы и галактозы.

Нужно уметь писать формулы дисахаридов:
сахарозы, лактозы и мальтозы
и вообще из названных моносахаридов,
с альфа- и бета-гликозидными связями между моносахаридными остатками в дисахаридах.
Нужно уметь писать формулы:
триоз:
глицеральдегида, диоксиацетона,
пентоз:
рибозы (и циклическую форму тоже) и рибулозы.

Есть соединения, в формулах которых при каждом атоме углерода (кроме одного)
есть ОН группы (гидроксильные, она же спиртовые).
И при этом у одного из атомов углерода есть двойная связь с атомом кислорода (=О).

Такие соединения называются угле-водами,
поскольку по составу они словно атомы углерода с молекулами воды.

В молекулах углеводах не меньше трёх атомов углерода.

Соединения, при каждом атоме углерода которых есть ОН группа, называются полиатомными спиртами.
Группа =О называется карбонильной.

(Если при атоме углерода, с которым она соединена, нет группы ОН или NH2 –
тогда группа называется карбоксильной (О=С–ОН) или амидной (О=С–NH2).

Карбонильная группа может быть образована из ОН (спиртовой), то есть быть производной от спиртовой группой.

Поэтому определение углеводов звучит так:
Углеводы – это карбонильные производные полиатомных спиртов.
То есть, говоря проще, углеводы – это полиатомные спирты, одна из спиртовых групп которых превращена в карбонильную.

В этом месте нужно вставить таблицу:
«Функциональные группы и классы».
Но пока она в отдельном файле.

29. 2. Классификация углеводов (моносахаридов).

По положению карбонильной группы.

Карбонильная (=О) группа бывает при первом атоме углерода («в первом положении»),
а бывает не при первом (не в первом положении).

В первом положении карбонильная группа называется альдегидной,
а углеводы с альдегидной группой называются АЛЬДозами.

Не в первом положении карбонильная группа называется кетогруппой,
а углеводы с кетогруппой называются кетозами.

-озы – это обычное окончание в названиях углеводов.
Не путать с похожим –азы:
лактОза – это углевод,
а лактАза – фермент, действующий на лактозу.

Таким образом, по положению карбонильной группы
углеводы делятся на альдозы и кетозы
(классификация по положению карбонильной группы).

Примеры альдоз:
глицериновый альдегид, глюкоза, рибоза, галактоза, манноза.
Примеры кетоз:
диоксиацетон, фруктоза, рибулоза.

По числу атомов углерода.

Минимальное количество атомов углерода у углеводов – три.
Углеводы с тремя атомами углерода называются триозами,
с четырьмя – тетрозами,
с пятью – пентозами,
с шестью – гексозами,
с семью – гептозами.
Приставки означают: три – 3, тетр – 4, пент – 5, гекс – 6, гепт – 7.

Если углевод – альдоза с тремя атомами углерода,
то его называют альдо-триозой,
а если кетоза с тремя атомами углерода, то – кето-триозой.

Пример альдотриозы – глицериновый альдегид,
пример кетотриозы – диоксиацетон.

Примеры пентоз (С5) –
рибоза (альдопентоза)
и рибулоза (кетопентоза).

Примеры гексоз (С6) –
глюкоза и галактоза (альдогексозы), фруктоза (кетогексоза).

В этом месте нужно вставить таблицу:
Классификация моносахаридов.
Но пока она в отдельном файле.

29. 3. П р о и з в о д н ы е углеводов (моносахаридов) –
спирты и кислоты.

Производными данного вещества называют вещества, образованные из данного вещества.
Производные углеводов – это вещества, образованные из углеводов, образованные из углеводов.

Самые типичные производные углеводов – это полученные из них кислоты или многоатомные спирты.

Кислоты образуются при окислении альдегидной группы углеводов (до карбоксильной).
А при восстановлении альдегидной группы она превращается в спиртовую, а углевод превращается в многоатомный спирт.

Примеры.
При окислении альдегидной группы в молекуле глюкозы молекула глюкозы превращается глюконовую кислоту (глюконат).
При восстановлении альдегидной группы в молекуле глюкозы молекулы глюкозы превращается в многоатомный спирт сорбит.

Напоминание из орг. химии.

Немного про окисление.

(Спиртовая группа окисляется в альдегидную группу,
спирт окисляется до альдегида).

Карбонильная группа при её окислении (если она в первом положении) превращается в карбоксильную,
в результате чего альдегид превращается в кислоту.

(Альдегидная группа окисляется до карбоксильной группы,
в результате чего при этом альдегид окисляется до кислоты).

Ряд веществ при окислении:
Спирт – альдегид – кислота (карбоновая).

Подробнее:
спирт – в альдегид, альдегид – в кислоту (карбоновую).

Группы при этом:
Спиртовая – альдегидная – карбоксильная.
Спиртовая в альдегидную, альдегидная в карбоксильную.

И наоборот – при восстановлении карбоксильной группы она превращается в карбонильную группу,
при этом кислота превращается в альдегид.

(Карбоксильная группа восстанавливается до карбонильной альдегидной,
кислота восстанавливается до альдегида).

Карбонильная группа при восстановлении превращается в спиртовую,
а альдегид при этом превращается в спирт.

(Карбонильная группа восстанавливается – до спиртовой,
альдегид восстанавливается – до спирта).

Ряд веществ при восстановлении:
Кислота (карбоновая) – альдегид – спирт.

Подробнее:
Кислота (карбоновая) – в альдегид, альдегид – в спирт.

Группы при этом:
карбоксильная – спиртовая – альдегидная.
карбоксильная в альдегидную, альдегидная в спиртовую.

Например, при окислении спирт этанол превращается в альдегид этаналь,
а альдегид этаналь при его окислении – в этановую кислоту (уксусную).

При окислении:
Этанол в этаналь, этаналь в этановую.

А при восстановлении этановая кислота превращается в альдегид этаналь,
а альдегид этаналь – в спирт этанол (см. п.26).

При восстановлении:
Этановая в этаналь, этаналь в этанол.
(См. п.26).

При окислении спирт глицерол превращается в глицераль (глицериновый альдегид),
а глицераль – в кислоту глицерат.

Окисление:
Глицерол – глицераль – глицерат.

При восстановлении кислота глицерат превращается в глицераль,
а глицераль – в спирт глицерол (= глицерин). П. 44, 32.

При восстановлении:
Глицерат – глицераль – глицерол.

При окислении.
Ретинол (это витамин А) превращается в организме в альдегид ретиналь,
а ретиналь – в ретиноевую кислоту (ретиноат).
Ретиноат является гормоном, а ретиналь нужен для зрения (см. п. 96).

Ретинол – ретиналь – ретиноат.

Все эти превращения происходят в организме.

У солей кислот и анионов окончания не –овая, а –ат.
Например, лактАТ, сульфАТ, этаноАТ, глицерАТ, ретиноАТ.

Кислоты при рН клеток и крови (около 7, при нейтальном) «распадаются» (дисоциируют)
на Н+ (протон, ядро атома водорода без электрона)
и остальную часть молекулы,
которая называется анионом и имеет отрицательный заряд.

Поэтому часто пишут формулы кислот,
но подразумевают, что они существуют в виде анионов,
поэтому вместо названий кислот используют названия их анионов.

Пишут формулу янтарной, но говорят «сукцинат»,
пишут формулу молочной, но говорят «лактат».

Если Вы хотите писать формулы того, что говорите,
то в формулах вместо атома Н карбоксильных групп (СООН)
пишите знак минус (отрицательный заряд),
то есть вместо СООН можете писать СОО –.

Тут нужно добавить таблицу
«Производные альдоз».
Но пока она в отдельном файле.

Глюкоза при превращении её последней ОН группы в 6-м положении
превращается в кислоту,
которая называется глюкУРОНовой или глюкуронатом (анион).
Значение глюкуроната – в п.119.
Он нужен для обезвреживания билирубина.

Рибоза при восстановлении её альдегидной группы превращается в спирт рибит(ол).
Рибит входит в состав витамина В2 – рибофлафина.

Галактоза при восстановлении её альдегидной группы превращается в спирт галактит(ол).
Но это плохо, так как его накопление портит зрение и повреждает нервные клетки – см. п.30.

Глюкуронат нужен для обезвреживания билирубина и ксенобиотиков (п.118 и 119),
глюконат встречается в ПФП (п.35),
галактит опасен для хрусталика (п.30),
рибит(ол) входит в состав рибофлавина, ФАД, ФМН.

29. 4. Классификация углеводов по числу мономеров.

Углеводы, о которых шла речь до сих пор, являются моносахаридами.

Они способны соединяться друг с другом связями,
которые называются ГЛИКОЗИДНЫМИ,
теряя воду и превращаясь при этом в моносахаридные остатки (МСО).

Соединение из двух МСО называется ДИСАХАРИДОМ,
из трёх – трисахаридом,
из двух-десяти МСО – ОЛИГОСАХАРИДОМ,
из сотен МСО – ПОЛИСАХАРИДОМ или гликаном.

В состав олигосахаридов и полисахаридов
могут входить в качестве мономеров
не только моносахариды, но и другие вещества –
обычно они получены из моносахаридов, то есть являются их производными.

Полисахариды могут состоять из разных моносахаридов и их производных
(то есть полученных из моносахаридов веществ) –
в этом случае они называются ГЕТЕРО/ПОЛИСАХАРИДАМИ – п.38.

Полисахариды, состоящие из одинаковых мономеров, называются ГОМО/ПОЛИСАХАРИДАМИ.

Олигосахариды обычно разветвлены и состоят из разных мономеров – п.39.

По рН гетерополисахариды делят на кислые и нейтральные.
При этом только кислые являются полисахаридами,
а нейтральные гетерополихаридами являются олигосахаридами,
хоть и числятся среди полисахаридов.

Правильнее было бы говорить не о нейтральных гетерополисахаридах,
а о кислых гетерополисахаридах
и нейтральных гетероолигосахаридах.

Тут надо добавить таблицу
«К л а с с и ф и к а ц и я у г л е в о д о в»
Но пока она в отдельном файле.

29. 5. Гомо-полисахариды.

Примеры гомополисахаридов –
гликоген (см. п. 31), крахмал и целлюлоза.

Все они состоят из остатков глюкозы
в качестве мономера,
соединённых гликозидными связями.

В крахмале и гликогене –
альфа ;-1,4 и 1,6 гликозидные связи,
а в целлюлозе – бета ;-1,4 гликозидные связи.

При 1,4 связях молекулы полимеров линейные.
1,6 связи дают ответвляющиеся «веточки»,
состоящие из глюкозных остатков.

В молекуле гликогена 1,6 связей больше, чем в молекуле крахмала,
поэтому ответвлений больше, а в крахмале – меньше.

Гликоген образуется в организме животных
в основном в печени и мышцах
в качестве резерва глюкозы на случай голода и стресса,
во время которых он расщепляется (его гликозидные связи).

При этом гликоген мышц используется самими мышцами,
превращаясь в лактат и АТФ,
а гликоген печени поставляет глюкозу в кровь
для питания тканей
(поэтому и называется гликогеном – дающим глюкозу).

Именно большое количество 1,6 связей ускоряет расщепление гликогена,
так как его расщепление начинается с концов веточек

Крахмал и целлюлоза образуются в растениях.

Крахмал в растениях выполняет ту же функцию,
что и гликоген у животных –
является резервом глюкозы,
накапливается в основном в клубнях (картофель),
зёрнах (пшеница и другие злаки),
корнеплодах (морковь и другие).

Поэтому эти виды пищи дают пищевой крахмал при питании.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений
и выполняет опорную функцию – не даёт растениям падать, формируя могучие стволы, корни и т.д..

Все эти углеводы есть в пище.

При пищеварении
гликоген и крахмал превращаются в глюкозу
(их ;-гликозидные связи расщепляются ферментом ;-амилазой),

а целлюлоза не расщепляется,
так как для расщепления её ;-гликозидных связей
организм человека не вырабатывает ферменты (;-амилазу).

Поэтому крахмал и гликоген могут утолить голод и «поддержать силы»,
а целлюлоза – нет.

Не смотря на это, присутствие целлюлозы в пище необходимо (п.28 и 30),
так как она помогает нормальному пищеварению,
нужна для нормальной микрофлоры
(которая в свою очередь даёт человеку ряд витаминов,
способствует иммунитету,
предотвращает размножение патогенных микроорганизмов).

Целлюлоза наряду с другими не перевариваемыми человеком углеводами (пектинами и т.д.)
называется клетчаткой
(потому что они содержатся в клеточных стенках растений).

Больше всего клетчатки –
в оболочках злаков, отрубях,
мякоти ягод, фруктов и овощей и т.д.

Тут надо добавить таблицу
«Г о м о П о л и С а х а р и д ы».
Но пока она в отдельном файле.

Таблица
«К а р б о н о в ы е к и с л о т ы»

Источник

Углеводы как органические молекулы. Классификация углеводов. Урок 8

Углеводы – это органические молекулы, которые содержат углерод, водород и кислород в мольном соотношении 1:2:1. Элементы в них объединяются в карбонильную и карбоксильную группы. Их общая формула (CH₂O) n.

Так как первые изученные углеводы содержали водорода и кислорода столько же, сколько и в молекуле воды, они и получили своё название (углерод + вода). Вместе с тем есть молекулы, у которых соотношение указанных в формуле химических элементов иное, а некоторые, кроме того, содержат атомы азота, фосфора или серы, но подробная классификация углеводов рассматривается ниже. Источником углеводов является растения, там они синтезируются в процессе фотосинтеза.

Так как углеводы содержат много углеводородных связей (C-H), высвобождающих энергию при окислении, они хорошо подходят для хранения энергии. Эти вещества входят в состав всех живых организмов. В клетках животных их содержание не превышает 10 % сухой массы, в клетках растений их значительно больше – до 90 %.

Классификация углеводов

Углеводы существуют в нескольких формах: моносахаридов, олигосахаридов (в том числе дисахаридов) и полисахаридов.

Углеводы моносахариды

Самые простые углеводы – моносахариды (греч. μόνος «единственный», лат. saccharum «сахар»), или простые сахара. Могут включать от 3 атомов углерода, но те, что играют роль в запасе энергии, содержат 6 атомов углерода: C₆H₁₂O₆ или (CH₂O)₆.

Структура моносахаридов.

По количеству атомов углерода в составе молекул, моносахариды делятся на несколько групп:

Важнейшими из них являются пентозы и гексозы.

Из тетроз важной является эритроза – один из промежуточных продуктов фотосинтеза растений.

Широко распространены в живом мире пентозы (пятиуглеродные сахара). Эта группа углеводов включает такие важные вещества как рибоза (C₅H₁₀O₄) и дезоксирибоза (C₅H₁₀O₅) – сахара, входящие в состав нуклеотидов – мономеров нуклеиновых кислот (ДНК и РНК). Дезоксирибоза отличается от рибозы тем, что при втором атоме углерода имеет атом водорода, а не гидроксильную группу.

Из гексоз наиболее распространены глюкоза, фруктоза и галактоза. Это стериоизомеры с общей формулой C₆H₁₂O₆.

Глюкоза – виноградный сахар, в свободном состоянии встречается как в растениях, так и в организмах животных. В зависимости от ориентации карбонильной группы (C = O) при замкнутом кольце, глюкоза может существовать в двух различных формах: альфа (α) и бета (β). У α-глюкозы гидроксильная группа расположена под плоскостью кольца при первом атоме углерода, а у β-глюкозы над плоскостью. Глюкоза — это:

Фруктоза тоже очень распространена в природе. Отличается от глюкозы положением карбонильного углерода (C = O). Служит мономером олигосахаридов. Большая её часть находится в плодах, поэтому её ещё называют фруктовым сахаром. Много фруктозы в сахарной свёкле и мёде.

Путь её распада в организме короче, что имеет большое значение в питании больных сахарным диабетом, когда глюкоза слабо усваивается клетками.

Мёд, несмотря на многочисленные советы употреблять его вместо сахара, не является идеальным источником углеводов. Он содержит сахар в чистом виде.

Мёд образуется при ферментативном гидролизе цветочного нектара в пищеварительном тракте пчелы и содержит примерно равные количества свободных глюкозы, фруктозы и дисахарид сахарозу.

Сахар, приносящий пользу, находится в молодых овощах, ягодах, фруктах. Вредный для питания сахар – булочки, торты, пирожные, печенья, сладкие газировки, мороженое. В день в идеале можно съедать 50 г сладкого во время обеда или на полдник в качестве десерта.

Галактоза — пространственный изомер глюкозы, отличающийся только расположением гидроксильной группы и водорода около четвёртого атома углерода. Содержится в животных, растениях и некоторых микроорганизмах. Она входит в состав лактозы — молочного сахара, а также в состав некоторых полисахаридов, например лактулозы. В печени и в других органах галактоза превращается в глюкозу.

Различия в структуре этих изомеров влияют на их функции. Их можно различить уже на вкус: фруктоза, например, намного слаще глюкозы. От строения их кольца или цепи зависит и способность быть частью какого-либо полимера.

Углеводы олигосахариды

Олигосахариды (от греч. ὀλίγος — немногий) — углеводы, образующиеся в результате реакции конденсации между несколькими (от двух до 10) молекулами моносахаридов. В зависимости от числа молекул моносахаридов, различают: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и т. д. Наиболее распространены среди них дисахариды. Свойства олигосахаридов:

Связь, образующаяся между двумя моносахаридами, называется гликозидной (тип ковалентной связи, реакция конденсации).

Образование гликозидных связей

Углеводы дисахариды

В растениях и многих других организмах моносахариды трансформируется в дисахариды — транспортную форму, предназначенную для удобства перемещения внутри организма. В таком виде она труднее расщепляется и может быть доставлена в нужные места.

Дисахариды, образуется путём связывания двух моносахаридов (др. греч. δuο — два и σaκχαρον — сахар) гликозидной связью. Ферменты, способные разорвать эту связь присутствуют, как правило, только в тканях, которые используют глюкозу. Транспортные формы различаются в зависимости от того из каких моносахаридов состоят данные дисахариды. Кроме глюкозы они могут включать фруктозу и галактозу.

При соединении остатка глюкозы с её структурным изомером фруктозой образуется дисахарид сахароза (тростниковый, или свекловичный сахар). Сахароза — самая распространённая форма транспортных углеводов, которая хранится в клетках растений (в семенах, ягодах, корнях, клубнях, плодах). Играет важную роль в питании животных и человека. В растениях сахароза служит растворимым резервным углеводом, а также транспортной формой продуктов фотосинтеза, которая легко переносится по растению.

Это привычный нам бытовой сахар, который в промышленности вырабатывают из сахарного тростника (стебли содержат 10-18%) или сахарной свёклы (корнеплоды — до 20%).

Уборка сахарного тростника
Автор: Siebrand

Связывание глюкозы со стериоизомером галактозой приводит к появлению дисахарида лактозы, или молочного сахара. Она есть в молоке всех млекопитающих (2-8,5%), при её помощи звери и человек обеспечивают энергией своё потомство. Взрослые значительно уменьшают потребление молока, так как в их организме нет фермента, нужного для расщепления лактозы. Лактоза используется в микробиологической промышленности для приготовления питательной среды.

Мальтоза, или солодовый сахар — дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы. Концентрируется в прорастающих семенах злаков, в томатах и нектаре некоторых растений. Это основной структурный элемент крахмала и гликогена. Мальтоза гидролизируется на две молекулы глюкозы под действием фермента мальтазы.

Углеводы полисахариды

Полисахариды — это углеводы, образующиеся в результате реакции поликонденсации множества (нескольких десятков и более) молекул моносахаридов. Полисахариды (от греч. полис — много) могут включать остатки одинаковых или разных моносахаридов.

Многие микроорганизмы легко разлагают до глюкозы крахмал, но большинство из них не способны переварить целлюлозу или другие полисахариды, такие как хитин. Эти углеводы могут усваиваться только некоторыми бактериями и протистами. Жвачные животные и термиты, к примеру, используют микроорганизмы для переваривания целлюлозы.

Даже при том, что эти сложные углеводы не очень легко усваиваемы, они важны для питания. Их называют пищевыми волокнами, так как они улучшают пищеварение и способствуют лучшей перистальтике кишечника. Основная функция пищевых волокон — способствовать всасыванию других питательных веществ.

Полисахариды различаются между собой составом мономеров, длиной и степенью разветвленности цепей. Они могут иметь линейную неразветвленную (целлюлоза, хитин), разветвленную (гликоген) и смешанную структуру (крахмал представляет собой смесь полисахаридов — примерно на 80 % (по массе) он состоит из разветвленного амилопектина и на 20 % из линейного полисахарида амилозы).

В функциональном отношении различают полисахариды резервного, структурного и защитного назначения. Типичные резервные полисахариды — крахмал и гликоген. К структурным полисахаридам относят целлюлозу (клетчатку). Защитную функцию у животных обеспечивают гепарин и гиалуроновая кислота.

Крахмал и гликоген

Крахмал и гликоген запасают метаболическую энергию.

Крахмал (C₆H₁₀O₅)n — полимер, мономером которого является α-глюкоза. Состоит из смеси других полисахаридов — амилозы и амилопектина. Амилоза имеет вид длинной цепочки, связанной в спираль, именно такая конфигурация обеспечивает синюю окраску растворимого крахмала при добавлении йода. Амилопектин — древовидно разветвлённая цепь, он в присутствии йода окрашиваются в коричневый цвет. Крахмал — основной резервный углевод растений, являющийся одним из продуктов фотосинтеза. Накапливается в хлоропластах листьев, семенах, клубнях, корневищах, луковицах, откладывается в клетках в виде крахмальных зёрен в специальных органеллых — амилопластах. Содержание крахмала:

Крахмал — основной углевод пищи человека, его расщепляет фермент амилаза. Крахмальные зёрна практически не растворяются в воде, но амилоза набухает при её нагревании, тогда как амилопектин не изменяется даже при очень длительном кипячении.

Гликоген (C₆H₁₀O₅)n — полисахарид, состоящий из 30 000 остатков α-глюкозы. Его цепочки ветвятся сильнее, чем у крахмала. По типу ветвления он похож на компонент крахмала амилопектин, поэтому его часто называют животным крахмалом. Он не даёт синего окрашивания при контакте с йодом. Гликоген — это запасной углевод животных. Накапливается в печени (до 20%) и в мышцах (4%), в небольшом количестве он найден в почках, клетках мозга и лейкоцитах крови. Чаще всего используется как источник глюкозы для восполнения её запасов в крови. Есть гликоген и в клетках грибов, в том числе и дрожжей. В отличие от крахмала гликоген растворим при комнатной температуре.

Целлюлоза

Целлюлоза — полимер, в котором мономер глюкоза соединяется между собой по типу β. Это основной структурный полисахарид клеточной стенки растений, в нём аккумулируется около 50% всего углерода биосферы. Содержание целлюлозы в древесине — до 50%, в волокнах семян хлопчатника — до 98%.

Молекулы целлюлозы не ветвятся, а собираются в очень прочные волокна из параллельно уложенных цепочек, связанных в пучки водородными соединениями. Они нерастворимы в воде, внешне похожи на часть крахмала — амилозу, с одним отличием — цепи целлюлозы, соединённые по β типу в большинстве живых организмах не расщепляются, так как у них отсутствует нужный для этого фермент целлюлаза. Из-за того, что целлюлоза не может быть разорвана в пищеварительном тракте животных, она может работать как биологический структурный материал. Но некоторым жвачным, например, коровам, переваривать целлюлозу помогают симбиотические микроорганизмы.

Целлюлоза является пищей не только для коров, но и для грибов, микроорганизмов, некоторых протист и животных (термиты). Микроорганизмы, способные расщеплять целлюлозу, входят также в состав микрофлоры толстого кишечника человека.

Хитин

Хитин (фр. chitine, от др.-греч. χιτών: хитон — одежда, кожа, оболочка) — структурный полисахарид, найденный в кутикуле членистоногих и ряда других беспозвоночных (червей, кишечнополостных), клеточных оболочках некоторых грибов и протист. Кроме углерода, водорода и кислорода в его молекулах содержится азот (C₈H₁₃NO₅)_n, этим он отличается от целлюлозы. Состоит из остатков N-ацетилглюкозамина, связанных между собой β-гликозидными связями. Усваивать хитин способны немногие организмы, например некоторые бактерии. Но многие существа продуцируют фермент хитиназу, вероятно в качестве защиты от плесени.

Функции углеводов

В живых организмах углеводы выполняют различные функции, основные из них — энергетическая, запасающая и структурная.

Важнейшая роль углеводов в энергетическом обмене живых организмов связана с их способностью расщепляться как при наличии кислорода, так и без него. Это имеет большое значение для анаэробов.

Вам будет интересно

В многоклеточных организмах молекул больше, чем звёзд на небе. Основные функции в них выполняют органические…

Для стабильной работы клетки нужно, чтобы в ней постоянно продуцировалось большое количество разнообразных белков. Информация…

Строение растений очень разнообразно и отличаются даже в пределах одного вида. Древнейшие представители флоры, многие…

Белки выполняют ведущую роль в жизни организмов, преобладая в них и количественно. В теле животных…

Источник