УГЛЕВОДЫ

1. Классификация углеводов и их биологическая функция

Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими химическими соединениями, входящими в состав живых организмов. У человека и животных углеводы выполняют важные функции: энергетическую, структурную и защитную.

При окислении углеводов выделяется значительное количество энергии, которая накапливается в виде АТФ.

Углеводы (рибоза и дезоксирибоза) используются для синтеза нуклеиновых кислот, они являются составными компонентами нуклеиновых коферментов, играющих исключительно важную роль в метаболизме у живых существ.

Промежуточные продукты распада углеводов служат исходными веществами для синтеза других соединений, необходимых живой клетке.

С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний: сахарный диабет, галактоземия и т.д.

На долю углеводов приходится 60-70% пищевого рациона. Они содержатся преимущественно в растительных продуктах, являются основными компонентами хлеба, круп, макарон, кондитерских изделий, служат сырьем в бродильной промышленности, в производстве пищевых кислот: уксусной, молочной, лимонной.

Углеводы (или сахара) – это полигидроксиальдегиды или полигидроксикетоны.

Свое название углеводы получили потому, что соотношение водорода и кислорода в молекулах первых известных их представителей было 2:1, вследствие чего их рассматривали как соединения углерода с водой:

По мере развития химии углеводов оказалось, что такое представление ошибочно. Так, существуют углеводы (рамноза С₆Н₁₂О₅, дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄ и др.), в которых соотношение водорода и кислорода иное. Однако прежнее название, прочно укоренившееся и широко распространенное в литературе, со­хранилось.

Структурная классификация сахаров:

Моносахариды – простые углеводы, содержащие 3-10 углеродных атомов, которые не способны гидролизоваться до более простых соединений.

Моносахариды классифицируют по количеству атомов углерода и по характеру карбонильной группы.

В зависимости от количества углеродных атомов в цепи они делятся на триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и т. д. Сахара, содержащие семь и более атомов углерода, называют высшими сахарами.

Моносахариды, содержащие альдегидную группу, называют альдозами.

Моносахариды, содержащие кетонную группу, называют кетозами.

Полисахариды – сложные углеводы, которые способны гидролизоваться до более простых соединений.

При гидролизе полисахаридов наблюдается обратное явле­ние: присоединение молекул воды, разрыв цепи в местах на­хождения кислородных мостиков и упрощение молекулы:

Полисахариды делятся на сахароподобные (олигосахариды) и несахароподобные.

Низкомолекулярные (сахароподобные) полисахариды со­держат в молекуле небольшое число (2—10) остатков моноз. Они хорошо растворяются в воде, имеют сладкий вкус и ярко выраженное кристаллическое строение. Одни из них (мальто­за, лактоза) восстанавливают ионы меди(П) (фелингову жид­кость), они называются восстанавливающими. Другие (саха­роза, трегалоза) не восстанавливают, и поэтому их относят к невосстанавливающим олигосахаридам.

Высокомолекулярные (несахароподобные) полисахариды содержат от десятков до нескольких десятков тысяч остатков моноз; они нерастворимы в воде, безвкусны и не имеют ярко выраженного кристаллического строения.

Если молекулы полисахарида состоят из остатков одного моносахарида, он называется гомополисахаридом. Гетерополисахариды содержат в цепи остатки различных моносахари­дов.

Классификация по физико-химическим свойствам:

По физико-химическим свойствам углеводы делятся на

- нейтраль­ные, содержащие только гидроксильные и карбонильные группы;

- ос­новные, включающие кроме названных групп аминогруппу (аминоса-хара);

- кислые, содержащие кроме гидроксильных и карбонильных групп карбоксильные группы.