Строение углеводов
Углеводы или сахара — это биологические полимеры, органические вещества, играющие энергетическую роль во всех живых организмах. Физические, химические свойства, строение углеводов зависят от класса веществ.
Содержание
Строение
Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. Общая формула Cn(H2O)m. Углерод образует карбонильные группы (=C=O) с кислородом, а водород образует гидроксильные группы (-OH). Соотношение водорода и кислорода в молекуле (структурной единице) такое же, как и в воде: 2:1.
Рис. 1. Углеводная структура.
Углеводы всегда имеют по крайней мере три атома углерода.
Виды
Все углеводы являются кристаллическими твердыми веществами. Однако это обширный класс простых и сложных органических веществ, различающихся по строению и свойствам. По общепринятой классификации углеводы включают три основных класса:
- моносахариды – состоят из одной структурной единицы;
- олигосахариды – включают 2-10 структурных единиц;
- полисахариды – состоят из множества повторяющихся структурных единиц.
Особенности строения углеводов разных классов определяют их физические свойства. Моносахариды и олигосахариды похожи. Большинство этих веществ имеют сладкий вкус, хорошо растворимы в воде, имеют низкие температуры плавления и кипения.
Полисахариды имеют некоторые характеристики. Они не содержат сахара и плохо растворяются в воде. Полисахариды можно поджечь или замочить в воде (набухнуть). В отличие от моносахаридов и олигосахаридов, это более твердые вещества, выполняющие в первую очередь структурную функцию (поддержка экзоскелета, форма клетки и т д).
Моносахариды — простые углеводы, олигосахариды и полисахариды — сложные.
Простые
Моносахариды с формулой Cn(H2O)n различаются числом атомов углерода. В этом смысле существуют:
- триозы (три атома);
- тетрозы (четыре атома);
- пентозы (пять атомов);
- гексозы (шесть атомов);
- гептозы (семь атомов);
- октоза (восемь молекул);
- нонозы (девять молекул).
Пентозы и гексозы являются наиболее важными моносахаридами. Они являются частью живых организмов. Пентозы образуют нуклеиновые кислоты. Основной источник энергии для всего живого, глюкоза, относится к гексозам.
Примеры моносахаридов:
- глюкоза;
- фруктоза;
- галактоза;
- рибоза.
Сложные
Олигосахариды с формулой CmH2nOn синтезируют из моносахаридов. Эти углеводы включают от двух до десяти моносахаридов.
Рис. 2. Олигосахариды.
При этом структурные единицы могут отличаться по структуре, поэтому различают:
- гомоолигосахариды – состоят из тех же моносахаридов;
- гетероолигосахариды – включают в себя разные структурные единицы.
По количеству моносахаридов олигосахариды классифицируют на боги (дисахариды), триозы (трисахариды), тетраозы (тетрасахариды) и др. дисахариды важны для организма. К ним относятся:
- сахароза;
- мальтоза;
- лактоза.
Самые известные трисахариды:
- рафиноза;
- меликоцитоз;
- мальтотриоз.
Полисахариды — полимерные вещества, содержащие сотни и даже тысячи структурных единиц (CnH2mOm). Они также могут состоять из гетерогенных моносахаридов и могут быть разделены на две группы:
- гомополисахариды (целлюлоза, крахмал, хитин, гликоген);
- гетерополисахариды (гепарин).
Самый сладкий углевод – это не глюкоза, а сахароза. Именно ее подают к чаю и используют в кондитерских изделиях.
Рис. 3. Сахароза.