Углеводы
Органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода и являющиеся источником биохимической энергии, называются углеводами или сахарами. Термин появился в 1844 году.
Классификация
Любой углевод состоит из сахарида или структурной единицы. Он включает карбонильную группу (=C=O) и несколько гидроксильных групп (-OH.
Рис. 1. Строение углеводов.
По количеству звеньев в цепи углеводы делятся на две группы:
- простой – включает функциональную группу (моносахариды);
- сложный: включает более одной функциональной группы (олигосахариды, полисахариды).
Рис. 2. Классификация углеводов.
Описание каждой группы углеводов представлено в таблице.
Группа |
Углеводная формула |
Описание |
Примеры |
Моносахариды |
Cn(Н2О)n |
Молекула состоит из одной связи. Они являются структурной единицей ДНК, РНК, АТФ. Делятся на кетозы и альдозы |
Глюкоза, фруктоза |
Олигосахариды |
CmH2nOn |
Молекулярная цепь включает от одного до десяти остатков моносахаридов. В зависимости от числа связей различают дисахариды (богини), трисахариды (триозы), тетрасахариды (тетраозы) и др. они делятся на гомоолигосахариды, в состав которых входят одинаковые остатки моносахаридов, и гетероолигосахариды, состоящие из разных моносахаридов |
Лактоза, сахароза, рафинированная, стахиоза |
Полисахариды |
CnH2mOm |
Цепь состоит из множества моносахаридов. Количество ссылок может превышать несколько тысяч |
Целлюлоза |
Наиболее значимыми для организма человека являются глюкоза, участвующая в обмене веществ, и сахароза (общий сахар), употребляемая в пищу. Под действием ферментов в желудочно-кишечном тракте все сложные углеводы расщепляются до моносахаридов.
Физические свойства
Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус. Они плавятся и кипят при низких температурах. Олигосахариды хорошо растворимы в воде, имеют нейтральный рН (рН в растворах).
Полисахариды имеют более жесткую структуру, не имеют сладкого вкуса и не растворяются в воде. В живых организмах они выполняют опорную или энергетическую функцию. Например, целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, хитин — грибов и панцирей членистоногих. Крахмал и гликоген являются источниками энергии, которые накапливаются в клетках в виде зерен и капель.
Рис. 3. Хитин в клеточных стенках грибов.
Углеводы характеризуются своей пространственной изомерией.
Химические свойства
Углеводы имеют различные химические свойства в зависимости от типа. В таблице описаны основные свойства сахаров.
Реакция |
Группы |
||
Моносахариды |
Олигосахариды |
Полисахариды |
|
Окисление |
C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O |
– |
(C6H10O5)n + 6O2 → 6nCO2 + 5nH2O |
Ферментация |
– спирт – C6H12O6 → 2C2H5OH (этанол) + 2CO2; – молочная кислота – C6H12O6 → 2CH3-CH(OH)-COOH (молочная кислота) |
– |
– |
Гидролиз |
– |
C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6 |
(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 |
Углеводы являются продуктом фотосинтеза, образующимся в растительных клетках под действием солнечного света.