Вуглеводи

Загальна характеристика. Вуглеводами називають речовини із загальною формулою Сn (H2 O) m, де піт можуть мати різні значення. Сама назва»вуглеводи»відображає той факт, що водень і кисень присутні в молекулах цих речовин в тому ж співвідношенні, що і в молекулі води. Крім вуглецю, водню і кисню, похідні вуглеводів можуть містити й інші елементи, наприклад азот.

Вуглеводи – одна з основних груп органічних речовин клітин. Вони являють собою первинні продукти фотосинтезу і вихідні продукти біосинтезу інших органічних речовин у рослинах (органічні кислоти, спирти, амінокислоти та ін), а також входять до складу клітин всіх інших організмів. У тваринної клітині міститься I-2 % вуглеводів, в рослинних в деяких випадках – 85-90 %.

Виділяють три групи вуглеводів:

моносахариди, або прості цукру;
олігосахариди (грец. oligos – нечисленний) – сполуки, які з 2-10 послідовно з’єднаних молекул простих Сахаров;
полісахариди, що складаються більш ніж з 10 молекул простих Сахаров чи їх похідних.
Моносахариди, Це сполуки, в основі яких лежить не – розгалужена вуглецева ланцюжок, в якій при одному з атомів вуглецю знаходиться карбонільної група (С = 0), а при всіх інших – по одній гідроксильної групі. Залежно від довжини вуглецевого скелета (кількості атомів вуглецю) моносахариди поділяють на тріози (С3), гетрози (С4), пентози (С5), гексози (С6), гептози (С7). Прикладами пентоз є рибоза, дезоксирибоза, гексоз – глюкоза, фруктоза, галактоза.

Моносахариди добре розчиняються у воді, вони солодкі на смак. У водному розчині моносахариди, починаючи з пентоз, набувають кільцеву форму.

Циклічні структури пентоз і гексоз – їх звичайні форми; в будь-який даний момент лише невелика частина молекул існує у вигляді»відкритого ланцюга». До складу оліго – і полісахаридів також входять циклічні форми моносахаридів. Крім Сахаров, у яких всі атоми вуглецю пов’язані з атомами кисню, є частково відновлені цукру, найважливішим з яких є дезоксирибоза.

Олігосахариди. При гідролізі олігосахариди утворюють кілька молекул простих Сахаров. У олігосахариди молекули простих Сахаров з’єднані так званими глікозидними зв’язками, що з’єднують атом вуглецю однієї молекули через кисень з атомом вуглецю іншої молекули, наприклад:

 

До найбільш важливих олігосахаридів відносяться мальтоза (солодовий цукор), лактоза (молочний цукор) і сахароза (тростинний чи буряковий цукор):

глюкоза + глюкоза = мальтоза;
глюкоза + галактоза – лактоза;
глюкоза + фруктоза = саxароза.

Ці цукру називають також дисахаридами. Мальтоза утворюється з крохмалю в процесі його розщеплення під дією ферментів амилаз. Лактоза міститься тільки в молоці. Сахароза найбільш поширена в рослинах.

За своїми властивостями дисахариди близькі до моносахаридів. Вони добре розчиняються у воді і мають солодкий смак.

Полісахариди. Це високомолекулярні (до 10 000 000 Так) біополімери, що складаються з великої кількості мономерів – простих Сахаров і їх похідних.

Полісахариди можуть складатися з моносахаридів одного або різних типів. У першому випадку вони називаються гомополісаха – Ріди (крохмаль, целюлоза, хітин та ін), у другому – гетеро- полісахариди (гепарин).

Полісахариди можуть мати лінійну, неразветвленную структуру (целюлоза) або розгалужену (глікоген). Всі полісахариди не розчинні у воді і не мають солодкого смаку. Деякі з них здатні набухати і ослизнюються.

Найбільш важливими полісахаридами є наступні.

Целюлоза – лінійний полісахарид, що складається з декількох прямих паралельних ланцюгів, з’єднаних між собою водневими зв’язками. Кожна ланцюг утворена 3-10 тис. залишків PD- тюкози. Така структура перешкоджає проникненню води, дуже міцна на розрив, що забезпечує стійкість оболонок клітин рослин, у складі яких 26 – ^ 0 % целюлози.

Целюлоза служить їжею для багатьох тварин, бактерій і грибів. Однак більшість тварин, у тому числі і людина, не можуть засвоювати целюлозу, оскільки залози шлунково – кишкового тракту не утворюють ферменту целюлази, розщеплює целюлозу до глюкози. У той же час целюлозні волокна відіграють важливу роль у харчуванні, так як вони надають їжі грубу консистенцію, об’ємність і стимулюють перистальтику кишечника.

Крохмаль (у рослин) і глікоген (у тварин, людини і грибів) є основними запасними полісахаридами з ряду причин: будучи нерозчинними у воді, вони не роблять на клітку ні осмотичного, ні хімічного впливу, що важливо при тривалому знаходженні їх у живій клітині. Тверде, обезводнений стан полісахаридів сприяє збільшенню корисної маси продукту запасу за рахунок економії обсягу, причому істотно зменшується ймовірність споживання цих продуктів хвороботворними бактеріями, грибами та іншими мікроорганізмами. І нарешті, при необхідності запасні полісахариди легко можуть бути перетворені в прості цукру шляхом гідролізу.

Хітин утворений молекулами pVD – глюкози, в якій гідро- ксільной група при другому атомі вуглецю заміщена АЗОТОВМІСНИХ групою NHCOCH3. Його довгі паралельні ланцюги так само, як і ланцюги целюлози, зібрані в пучки. Хітин – основний структурний елемент покривів членистоногих і клітинних стінок грибів.

Функції вуглеводів:

Енергетична. Глюкоза – основне джерело енергії, що вивільняється в клітинах живих організмів у ході клітинного дихання. Крохмаль і глікоген становлять енергетичний запас в клітинах.
Структурна, Целюлоза входить до складу клітинних оболонок рослин; хітин служить структурним компонентом покривів членистоногих і клітинних стінок багатьох грибів. Деякі олігосахариди – складова частина цітоплазматі -чеський мембрани клітини (у вигляді глікопротеїнів і гліколіпі -дов), що утворює глікокалікс.Пентози беруть участь у синтезі нуклеїнових кислот (рибоза входить до складу РНК, дезоксирибоза – до складу ДНК), деяких коферментів (наприклад, НАД, НАДФ, коферменту А, ФАД), АМФ; беруть участь у фотосинтезі (рибулозо – дифосфат є акцептором С02 в темнової фазі фотосинтезу).
Захисна. У тварин гепарин перешкоджає згортанню крові, у рослин камеді і слизу, що утворюються при пошкодженні тканин, виконують захисну функцію.

Посилання на основну публікацію