Дисахариды

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

• нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
• цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
• у них нет запаха;
• почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

Примеры полисахаридов:

• крахмал;
• целлюлоза;
• гликоген;
• хитин.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

Примеры моносахаридов

глюкоза

Глюкоза является важным моносахаридом в том смысле, что она обеспечивает как энергию, так и структуру для многих организм, Молекулы глюкозы могут разрушаться при гликолизе, обеспечивая энергию и прекурсоры для клеточное дыхание, Если клетка в данный момент больше не нужно энергии, глюкоза может храниться путем сочетания ее с другими моносахаридами. Растения хранят эти длинные цепи в виде крахмала, который впоследствии можно разобрать и использовать в качестве энергии. Животные накапливают цепи глюкозы в полисахариде гликогена, который может хранить много энергии.

Глюкоза также может быть связана в длинных цепочках моносахаридов с образованием полисахаридов, которые напоминают волокна. Растения обычно производят это в виде целлюлозы. Целлюлоза является одной из самых распространенных молекул на планете, и если бы мы могли взвесить все это одновременно, она бы весила миллионы тонн. каждый растение использует целлюлозу, чтобы окружить каждую клетку, создавая жесткие клеточные стенки, которые помогают растениям расти и оставаться напыщенный, Без способности моносахаридов соединяться в эти длинные цепи растения были бы плоскими и мягкими.

фруктоза

Хотя фруктоза почти идентична глюкозе, это немного другая молекула. Формула ((CH2O) 6) такая же, но структура сильно отличается. Ниже изображение фруктозы:

Обратите внимание, что вместо карбонильной группы, находящейся на конце молекулы, как в глюкозе, она является вторым атомом углерода. Это делает фруктозу кетозой, а не альдозой

Как и глюкоза, фруктоза все еще имеет 6 атомов углерода, каждый с присоединенной гидроксильной группой. Однако, поскольку кислород с двойной связью во фруктозе существует в другом месте, образуется кольцо немного другой формы. В природе это имеет большое значение в том, как сахар обрабатывается. Большинство реакций в клетках катализируются специфическими ферментами. Каждый моносахарид разной формы нуждается в специфическом ферменте для расщепления.

Фруктоза, поскольку она является моносахаридом, может быть объединена с другими моносахаридами с образованием олигосахаридов. Очень распространенный дисахарид, полученный из растений, сахароза, Сахароза – это одна молекула фруктозы, связанная с молекулой глюкозы через гликозидную связь.

галактоза

Галактоза – это моносахарид, вырабатываемый многими организмами, особенно млекопитающими. Млекопитающие используют галактозу в молоке, чтобы дать энергию своему потомству. Галактоза в сочетании с глюкозой образует дисахаридную лактозу. Связи в лактозе содержат много энергии, и новорожденные млекопитающие создают специальные ферменты, чтобы разорвать эти связи. После отлучения от молока их матери ферменты, которые расщепляют лактозу на моносахариды глюкозы и галактозы, теряются.

Люди, будучи единственным млекопитающим вид который потребляет молоко в зрелом возрасте, разработал некоторые интересные функции фермента. В группах, которые пьют много молока, большинство взрослых способны переваривать лактозу большую часть своей жизни. В популяциях, которые не пьют молоко после отъема, непереносимость лактозы поражает почти всю Население, Хотя моносахариды могут быть расщеплены по отдельности, молекула лактоза больше не может перевариваться. Симптомы непереносимости лактозы (спазмы в животе и диарея) вызваны токсинами, вырабатываемыми бактериями в кишечнике, переваривающими избыток лактозы. Токсины и избыток питательных веществ, которые они создают, повышают общее количество растворенных веществ в кишечнике, заставляя их удерживать больше воды для поддержания стабильного рН.

• дисахарид – Два моносахарида, связанные гликозидной связью.
• олигосахариды – 3-20 моносахаридов, связанных гликозидными связями, обычно используются для перемещения моносахаридов и их хранения в течение короткого времени.
• полисахарид – Многие (более 20) моносахаридов, обычно связанных длинными цепями, используются для хранения или структурной поддержки.
• углевод – Сахар и крахмал, все из моносахаридов.

Чем плохи простые углеводы и что такое гликемический индекс?

Чтобы понять, в чем подвох простых углеводов, для начала нужно разобраться с гликемическим индексом (ГИ). Это понятие было введено в начале 80-х годов XX века профессором из Канады Дэвидом Дженкинсом. Гликемический индекс представляет собой относительный показатель влияния углеводов на уровень сахара в крови. Иными словами, это показатель того, насколько быстро тот или иной продукт повышает содержание глюкозы в крови.

Гликемический индекс чистой глюкозы равен 100. От этой цифры принято отталкиваться при определении высокого или низкого ГИ продукта. Расклад такой: все, что выше 70 – высокий ГИ, ниже 55 – низкий.

Depositphotos

Углеводы делятся на группы с низким гликемическим индексом (сложные углеводы) и с высоким (простые углеводы). Первые всасываются и усваиваются медленно, а также медленно повышают уровень глюкозы в крови. При этом углеводы с высоким гликемическим индексом усваиваются быстро и так же быстро повышают содержание глюкозы в крови.

Подвох простых углеводов. Простые углеводы часто называют «быстрыми» — из-за скорости всасывания и повышения уровня глюкозы в крови. Они обладают высоким гликемическим индексом, а значит, легко и быстро усваиваются. Более того, при частом употреблении простые углеводы могут привести к набору лишнего веса, что в свою очередь повышает риск возникновения сахарного диабета.

В тему: Что такое сахарный диабет и как его избежать

Что такое «пустые калории»?

Простые углеводы иногда называют «пустыми калориями». Это означает, что простые углеводы не приносят никакой пользы организму. Они лишь снабжают человека энергией на непродолжительное время, не неся в себе никакого другого прока.

«Легкоусвояемые углеводы — это пустые калории. Они обладают энергетической ценностью, но иных характеристик, нужных организму, у них нет. Если для здоровых или относительно здоровых людей избыточное поступление калорий чревато набором массы тела, то пациентам, страдающим сахарным диабетом и не способным этот продукт правильно усваивать, он категорически противопоказан», — объясняет врач-эндокринолог Клиники лечебного питания ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии», кандидат медицинских наук Юргита Вараева.

В тему: «Гормональный фон — это полная ерунда». Эндокринолог о диабете, гормонах, лишнем весе и спорте

Depositphotos

викторина

1. Сукралоза, обычный искусственный подсластитель, похожа по форме на сахарозу, сахар, производимый растениями. Однако вместо гидроксильных групп (ОН), связанных со всеми атомами углерода, в структуре сукралозы есть несколько атомов хлора (Cl). Исследования показали, что, хотя большая часть потребляемой сукралозы проходит через человека, 2-8% ее метаболизируется. Почему это может создать проблему для человека, переваривающего сукралозу?A. Он не обеспечивает столько калорий, сколько сахароза.B. Без гидроксильных групп организм не может функционировать.C. Ферменты организма не приспособлены к метаболизму сукралозы.

Ответ на вопрос № 1

С верно. Атомы хлора в молекуле сукралозы могут представлять серьезную проблему для ферментов организма. Часть механизма, который связывает фермент с подложка это форма молекулы. Как только реакция происходит, продукты должны быть выпущены. Если сахароза, фермент, который переваривает сахарозу, ингибируется или повреждается атомами хлора, фермент может перестать функционировать. Хотя организм может производить больше ферментов, если количество поступившей сукралозы превысит выработку организмом новых ферментов, человек больше не сможет переваривать сахарозу. Это может привести к дефициту питательных веществ или другим вредным побочным эффектам.

2. Аминокислота – это особая молекула, которая может быть добавлена ​​в цепочку для создания белка. Аминокислота не является углеводом. Какие из следующих терминов описывают аминокислоты ?A. мономерB. моносахаридовC. полимер

Ответ на вопрос № 2

верно. Аминокислота представляет собой единое целое, которое можно комбинировать с другими аминокислотами для создания полимеров аминокислот. Это делает отдельную аминокислоту мономером. Термин сахарид это другое слово для сахара. Поскольку аминокислоты не являются сахарами, они не являются моносахаридами. Однако моносахарид является мономером, поскольку он может образовывать полисахаридные полимеры при последовательном соединении с другими моносахаридами.

3. Как уже упоминалось, моносахариды, состоящие из более чем 5 атомов углерода, часто имеют тенденцию образовывать кольца в природе. Взаимодействие, которое заставляет их образовывать кольца, происходит из-за сил полярных молекул воды, действующих на моносахариды. Если моносахариды находятся в неполярных местах решение что они будут образовывать?A. СпиралиB. Линейные молекулыC. Кольца

Ответ на вопрос № 3

В верно. В неполярном растворе никакие силы не будут тянуть молекулу внутрь себя, а неполярные области молекулы будут образовывать слабые взаимодействия с раствором. Если бы кольцо начало формироваться, найти источник атомов водорода было бы нелегко, поскольку в неполярных растворах часто имеется мало свободных ионов для использования. В воде много свободных ионов водорода доступны для создания связей. Без них и сил, создаваемых полярными молекулами воды, углерод скелет останется в виде жесткой линейной молекулы.

Моносахариды или простые сахара (монозы)

Имеют общую структурную формулу С_nН_2nО_n, где n –число от 3 и больше, и не гидролизируются. По количеству атомов углерода их разделяют на: триозы, имеющие 3 атома, тетрозы –4 атома, пентозы –5 атомов… декозы, имеющие 10 атомов. Могут существовать в двух формах: линейной и циклической. Циклические –это молекулы моносахаридов с пятью и большим количеством атомов, заключенных в кольцо. Все моносахариды имеют гидроксильные

(-ОН) и прочие полярные группы, поэтому растворяются в воде.

Из триоз в живых организмах имеет значение глицерин и его производные (молочная кислота, пировиноградная кислота).

В природе наиболее распространенными являются гексозы (6 атомов углерода), а именно глюкоза и фруктоза. Глюкоза (виноградный сахар) есть во всех организмах. Она – главный поставщик энергии в клетках, один из регуляторов осмоса. Ее уровень в крови постоянный (около 0,12 %), поддерживается гормонами инсулином и глюкагоном. Фруктоза (плодовый сахар) есть в сахарной свекле, фруктах, меде и т. п. Галактоза – это пространственный изомер глюкозы. Входит в состав молочного сахара. В состав нуклеиновых кислот и АТФ входят пентозы (5 атомов): рибоза и дезоксирибоза. Моносахариды сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде и хорошо кристаллизируются.

Биохимические свойства

От функциональных групп моносахаридов зависят и их свойства. Соответственно, они могут вступать в реакции окисления и восстановления.

В результате окисления моносахаридов создаются разные классы кислот. Альдоновые кислоты – последствие окисления альдегидной группы С₁ –атома до карбоксильной группы. Альдаровые кислоты возникают после окисления альдегидной группы или первичной спиртовой С₆– атома углерода. Альдуроновая кислота создается вследствие окисления первичной спиртовой группы С₆-углерода.

Восстановление моносахаридов под воздействием ферментов или других веществ сопровождается образованием полиспиртов, например, сорбитола или рибитола. Последний, кстати, является компонентом .

Моносахариды

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Они содержатся в таких продуктах, как:

• мед;
• шоколад;
• фрукты;
• некоторые виды вина;
• сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Глюкоза

Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови

Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима

У фруктозы есть способность к быстрому преобразованию в жирные кислоты, что становится причиной развития ожирения. Также из-за этого соединения снижается чувствительность к инсулину, что вызывает диабет 2 типа.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

• рамноза;
• эритрулоза;
• рибулоза;
• D-ксилоза;
• L-аллоза;
• D-сорбоза и пр.

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Сахароза

Сахароза — это дисахарид, присутствующий больше всего в рационе человека. Функция сахарозы заключается в том, чтобы подсластить продукты для большей привлекательности вкуса. Производители добавляют сахарозу в качестве подсластителя для конфет, мороженого, печенья, тортов, хлеба, соусов, кетчупа и консервов. Преимущество использования сахарозы в качестве подсластителя заключается в том, что оно устойчиво как в жидком, так и в кристаллизованном твердом состоянии.

Производители заменили сахарозу как подсластитель во многих продуктах питания и напитков с кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы, подсластителем, который содержит смесь глюкозы и высокой концентрации фруктозы и менее дорогостоящей, чем сахароза. Тем не менее, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы увеличивает абдоминальный жир и вес больше, чем сахароза, согласно исследованиям ученых Принстонского университета, опубликованным в «Фармакологии, биохимии и поведении» в ноябре 2010 года.

Потребность в моносахаридах

Лучшие материалы месяца

• Почему нельзя самостоятельно садиться на диету
• Как сохранить свежесть овощей и фруктов: простые уловки
• Чем перебить тягу к сладкому: 7 неожиданных продуктов
• Ученые заявили, что молодость можно продлить

Обычно более всего в достаточном потреблении моносахаридов нуждаются люди работающие тяжело физически или умственно, а также спортсмены. Дети, в период интенсивного роста, люди с психическими нарушениями, депрессиями, болезнями пищеварительного тракта, слишком малым весом и во время интоксикации также нуждаются в «сладеньком».

А вот кому стоит более тщательно считать калории и потребление углеводов в сутки, так это лицам с ожирением разных стадий, гипертоникам, пожилым, а также ведущим малоподвижную жизнь.

Кроме того, моносахариды необходимы людям с дефицитом кальция и витамина С, так как эти углеводы помогают усвоению названных полезных веществ.

Понять, что организм испытывает нехватку моносахаридов можно по сниженному сахару в крови, резкому похудению, депрессивных состояниях, а также непокидающему чувству голода. Наоборот, сигналом к уменьшению сладких порций служат дистрофия печени, признаки гипертонии и кислотно-щелочной дисбаланс. Также не стоит злоупотреблять сахарами людям с непереносимостью молочного.

Моносахариды – важная часть нашего ежедневного питания. Они необходимы человеку для пополнения жизненных сил, хорошего настроения и правильной работы мозга. Так позаботьтесь о том, чтобы эти вещества присутствовали в вашем рационе.

Источники

1. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая, П. В. Сергиев. – Моно- и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть I, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 82 с.
2. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая. – Моно- и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть II, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 86 с.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Автор статьи:

Извозчикова Нина Владиславовна

Специальность: инфекционист, гастроэнтеролог, пульмонолог.

Общий стаж: 35 лет.

Образование: 1975-1982, 1ММИ, сан-гиг, высшая квалификация, врач-инфекционист.

Ученая степень: врач высшей категории, кандидат медицинских наук.

Повышение квалификации:

1. Инфекционные болезни.
2. Паразитарные заболевания.
3. Неотложные состояния.
4. ВИЧ.

Другие статьи автора

Будем признательны, если воспользуетесь кнопочками:

Виды углеводов сложного соединения

Что относится к сложным углеводам? Более детально рассмотрим все виды:

1. Крахмал. Это вещество является основным полисахаридом в питании человека. Его молекулы состоят из молекул глюкозы, соединённых в длинные цепочки. Из-за длительного процесса отделения молекул это вещество не провоцирует неожиданный скачок уровня сахара в крови и не перегружает поджелудочную железу, как простые углеводы. Оно быстро наполняет желудок, поэтому после его употребления человек очень долго испытывает чувство сытости.

Крахмал представляет собой безвкусный белый порошок, который невозможно растворить в холодной воде.

При контакте с горячей водой он разбухает, образуя клейстер – коллоидный раствор.

В каких продуктах содержатся сложные углеводы крахмала? К продуктам с большой концентрацией данного вещества относится картофель, бурый рис, овсяная и гречневая каши, горох, чечевица, соя, ржаной хлеб и макароны.

1. Гликоген. Данный углевод сложного типа состоит из соединённых вместе молекул глюкозы. Когда человек принимает пищу, в его кровь поступает большое количество глюкозы, после чего организм перерабатывает её в гликоген. Когда же её уровень начинает резко падать (например, при тяжёлых физических нагрузках), происходит процесс распада гликогена. Благодаря этому в организме поддерживается стабильное количество глюкозы.

Если говорить про то, где содержатся сложные углеводы гликогена, то тут перечень продуктов будет не сильно большой. На гликогены богаты фруктовые соки, арбузы, изюм, бананы, хурма, инжир и ирга.

1. Клетчатка. Именно так называют плотное сплетение растительных волокон, оказывающее положительно влияние на стабильную работу желудка и кишечника. Листья капусты, оболочка бобовых и любых других семян – всё это и называется клетчаткой. Если говорить другими словами, то клетчатка – это углеводы сложного соединения, не сильно утоляющие чувство голода, но всё равно необходимые для человеческого организма.

Клетчатка бывает двух видов: растворимая и нерастворимая. К первому относится фруктовая и овощная мякоть, а ко второму – шелуха и кожура. Оба эти вида одинаково полезны и нужны нашему организму.

1. Пектины. Являются полисахаридами, выполняющими роль абсорбентов. При контакте с водой они образуют коллоидную субстанцию вязкой консистенции. К их достоинствам можно отнести то, что они впитывают в себя различные канцерогены, тяжёлые металлы, токсины, а также стабилизируют работу желудочно-кишечного тракта и выводят из кишечника шлаки.

Если говорить про продукты, содержащие эти сложные углеводы, то на ум сразу приходит список, состоящий из корнеплодов, морских водорослей, а также различных ягод (чёрная смородина, клюква, крыжовник, вишня) и овощей (огурцы, картофель, баклажаны).

Минусы

Всегда стоит помнить о том, что чрезмерное употребление чего-либо может навредить организму. Переизбыток медленных углеводов вызывает газообразование, приводит к несварению, может стать главной причиной ожирения и спровоцировать развитие диабета. Вам стоит немедленно урегулировать количество потребляемых сложных углеводов, если вы обнаружите следующие симптомы:

• скачок уровня глюкозы в крови;
• увеличение массы тела;
• плохая концентрация;
• тремор конечностей.

Теперь вы знаете о том, что представляют собой сложные углеводы, и в каких продуктах они содержатся

Всегда помните о том, что эти вещества являются важной частью повседневного рациона, но в то же время старайтесь регулировать их количество, чтобы избежать неприятных последствий, которые описаны выше. Только человек, заботливо относящийся к своему телу и следящий за тем, какие продукты он употребляет, имеет шансы улучшить своё здоровье и укрепить иммунитет. https://www.youtube.com/embed/VeuRI0s0-BE

Углеводы

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

где x, y ≥ 3.

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.

Моносахариды по числу атомов углерода подразделяют на тетрозы (С₄Н₈О₄), пентозы (С₅Н₁₀О₅),  и гексозы (С₆Н₁₂О₆). Важнейшие пентозы —  ри­бо­за и дез­ок­си­ри­бо­за, гексозы – глюкоза и фруктоза.

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.).

Рубрики: Углеводы Теги: Углеводы

Дисахариды и полисахариды

Так же, как и моносахариды, широкое распространение в природе имеют и дисахариды – всем известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар). Сам термин «дисахарид» сообщает нам о двух остатках моносахаридов, связанных между собой в молекулах этих органических соединений, получение которых возможно путем гидролиза (разложением водой) молекулы дисахарида.

Дисахариды – углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, которые соединены друг с другом за счет взаимодействия двух гидроксильных групп. В процессе образования молекулы дисахарида происходит отщепление одной молекулы воды:

или для сахарозы:

Поэтому молекулярная формула дисахаридов С12H22O11. Образование сахарозы происходит в клетках растений под воздействием ферментов. Но химики нашли способ осуществления многих реакций, являющихся частью процессов, которые происходят в живой природе. В 1953 году французский химик Р.

Лемье впервые осуществил синтез сахарозы, названный современниками «покорением Эвереста органической химии». В промышленности сахароза получается из сока сахарного тростника (содержание 14-16%), сахарной свеклы (16-21%), а также некоторых других растений, таких как канадский клен или земляная груша.

Всем известно, что сахароза представляет из себя кристаллическое вещество, которое имеет сладкий вкус и хорошо растворимо в воде. Сок сахарного тростника содержит углевод сахароза, привычно называемый нами сахаром. Имя немецкого химика и металлурга А. Маргграфа тесно связано с производством сахара из свеклы.

Он был одним из первых исследователей, применивших в своих химических исследованиях микроскоп, при помощи которого им были обнаружены кристаллы сахара в свекольном соке в 1747 году. Лактоза – кристаллический молочный сахар, была получена из молока млекопитающих еще в XVII в. Лактоза является менее сладким дисахаридом, нежели сахароза.

Теперь ознакомимся с углеводами, имеющими более сложное строение – полисахаридами. Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых состоят из множества моносахаридов. В упрощенном виде общая схема может быть представлена так:

Теперь сравним строение и свойства крахмала и целлюлозы – важнейших представителей полисахаридов. Структурное звено полимерных цепей этих полисахаридов, формула которых (С6H10O5)n, – это остатки глюкозы. Для того, чтобы записать состав структурного звена (С6H10O5), нужно отнять молекулу воды из формулы глюкозы.

Целлюлоза и крахмал имеют растительное происхождение. Они образуются из молекул глюкозы в результате поликонденсации. Уравнение реакции поликонденсации, а также обратного ей процесса гидролиза для полисахаридов условно можно записать следующим образом:

Молекулы крахмала могут иметь как линейный, так и разветвленный тип строения, молекулы целлюлозы – только линейный. При взаимодействии с йодом крахмал, в отличие от целлюлозы, дает синее окрашивание. Различные функции эти полисахариды имеют и в растительной клетке. Крахмал служит запасным питательным веществом, целлюлоза выполняет структурную, строительную функцию. Стенки растительных клеток построены из целлюлозы.

Химические свойства дисахаридов:

Основные химические реакции дисахаридов следующие:

1. реакция гидролиза дисахаридов:

При гидролизе дисахариды расщепляются на составляющие их моносахариды за счёт разрыва гликозидных связей между ними. Данная реакция является обратной процессу образования дисахаридов из моносахаридов.

Гидролиз протекает в кислой среде и (или) при нагревании.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза α-мальтозы образуются две молекулы глюкозы.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза лактозы образуются глюкоза и галактоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆ (to, Н+).

В результате гидролиза сахарозы образуются глюкоза и фруктоза.

2. восстанавливающие дисахариды – мальтоза, лактоза и целлобиоза – реагируют с аммиачным раствором оксида серебра:

C₁₂H₂₂O₁₁ + Ag₂O → C₁₂H₂₂O₁₂ + 2Ag (в аммиачном растворе (NH₃)).

В результате реакции образуется среди прочего чистое серебро. Если реакция проводится в сосуде с чистыми и гладкими стенками, то серебро осаждается на них в виде тонкой плёнки, образуя зеркальную поверхность. При наличии малейших загрязнений серебро выделяется в виде серого рыхлого осадка.

3. восстанавливающие дисахариды – мальтоза, лактоза и целлобиоза – могут восстанавливать гидроксид меди (II) до оксида меди (I):

C₁₂H₂₂O₁₁ + 2Cu(OH)₂ → C₁₂H₂₂O₁₂ + Cu₂O + 2H₂O.

В результате реакции образуются среди прочего оксида меди (I) и вода.

4. невосстанавливающие дисахариды не реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и не восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида меди (I), т.к. не содержат полуацетальные гидроксилы.