Классификация углеводов и их характеристика
Углеводы — это органические молекулы, состоящие из прямой цепи атомов углерода, пары гидроксильных групп и карбонильной группы.
Биология различает простые, сложные и волокнистые углеводы. Простые углеводы включают моно- и дисахариды, содержащие одну или две группы сахаров (глюкозу, фруктозу, лактозу, сахарозу). К сложным углеводам относятся полисахариды, которые содержат три молекулы углеводов (крахмал, целлюлозу). Углеводы с клетчаткой — это обычные пищевые волокна, которые, как известно, способствуют лучшему пищеварению. Наконец, каждый углевод расщепляется на моносахариды, которые можно использовать в качестве источника энергии для обеспечения метаболических процессов и синтеза других молекулярных комплексов. Углеводы содержатся в самых разных продуктах. Простой сахар содержится в кондитерских изделиях, полуфабрикатах и фруктах, а сложные сахара — в злаках, хлебе, макаронах и овощах. Примечание
Углеводы, необходимые человеку для нормальной жизни, участвуют в процессах гликолиза, гликогенеза и глюконеогенеза. Гликолиз относится к расщеплению глюкозы и других сахаров с высвобождением жизненной энергии.
Гликоген синтезируется из глюкозы, которая накапливается в печени и мышцах как резервный источник энергии. Кроме того, углеводы способствуют образованию гликогена из жирных кислот и белков (глюконеогенез). Оказывается, наша центральная нервная система получает энергию в основном из глюкозы. Простые углеводы, такие как глюкоза, немедленно усваиваются организмом и способствуют более быстрому восстановлению за счет быстрой выработки гликогена. Поскольку эффект от использования таких сахаров непродолжительный, их следует дополнять сложными сахарами. Употреблять больше сложных и меньше простых углеводов. Сложные углеводы могут способствовать постепенному высвобождению энергии, чтобы поддерживать работу организма в течение дня. Медленное расщепление углеводов предотвращает сильный скачок сахара в крови, что, в свою очередь, способствует постепенному увеличению инсулина для синтеза действительно важной энергии и медленному накоплению гликогена в мышцах и печени, что подтверждается результатами. Диетологи рекомендуют, чтобы углеводы составляли 50-60 процентов ежедневного рациона человека. Употребление углеводов почти не имеет побочных эффектов. Следует лишь не допускать чрезмерного потребления простых углеводов, так как это может вызвать ожирение и связанные с ним заболевания. Люди, склонные к полноте, должны следить за количеством углеводов в своем рационе, чтобы избежать накопления лишнего жира. Углеводы идеально сочетаются с креатином и белком для ускорения восстановления и роста мышц. Они присутствуют практически во всех спортивных диетах. Таким образом, углеводные добавки — отличный источник энергии для оптимального функционирования всего организма.
Состав и строение углеводов, общая формула
- Сахароза (свекла, тростниковый сахар), представляющая собой комбинацию глюкозы и фруктозы, играет важную роль в растениях, где она служит транспортной формой углеводов во флоэме. Кроме того, он часто накапливается в качестве запасающего вещества. Его особенно много в сахарном тростнике и свекле, откуда его получают для употребления в пищу.
- Другой важный дисахарид — это лактоза (или молочный сахар), который содержится в молоке млекопитающих. Он состоит из остатков глюкозы и галактозы.
- Мальтоза, образованная двумя остатками глюкозы, образуется при расщеплении крахмала и гликогена в пищеварительном тракте животных или во время прорастания семян растений.
Многие другие дисахариды встречаются в природе, и известны олигосахариды, содержащие 3 и 4 моносахаридных остатка.
Полисахариды
Полисахариды не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса. Поскольку к одному моносахаридному остатку могут быть присоединены несколько других остатков, полисахариды могут иметь разветвленную структуру. В живых организмах наиболее распространенными полимерами глюкозы являются крахмал, гликоген и целлюлоза.
Одним из важнейших полисахаридов являются полимеры из остатков глюкозы — крахмала, гликогена и целлюлозы.
- Крахмал состоит только из остатков глюкозы. Крахмал содержит два компонента: линейный компонент под названием амилоза и разветвленный компонент под названием амилопектин. Амилоза имеет спиралевидную пространственную структуру. Молекулы йода могут быть включены в спираль, поэтому качественной реакцией на крахмал является образование синего комплекса крахмала и йода. Молекулы амилозы и амилопектина содержат тысячи остатков глюкозы. Крахмал — основное вещество, хранящееся в растениях.
- У животных и грибов функцию резерва (накопления) выполняет гликоген, полисахарид, подобный амилопектину, но характеризующийся большим разветвлением. Крахмал и гликоген накапливаются в клетках в виде гранул.
- Целлюлоза — это линейный неразветвленный полимер, содержащий около 10 000 остатков глюкозы. Молекулы целлюлозы параллельны друг другу и образуют друг с другом множество водородных связей. Это создает прочные пучки молекул — мицеллы, которые объединяются в волокна (микрофибриллы). Эта структура придает целлюлозе высокую механическую прочность. Целлюлоза встречается в основном в растениях, где основание клеточных стенок. Помимо растений, целлюлоза была обнаружена у оомицетов (группа, обычно называемая грибами) и у асцидий. Целлюлоза — это самое распространенное органическое вещество на Земле.
- Хитин структурно похож на целлюлозу. Он содержит мономерное звено N-ацетилглюкозамин — моносахарид, содержащий азот, производное глюкозы. Хитин служит основой клеточных стенок грибов и образует внешний скелет у членистоногих.
- Клеточная стенка бактерий образована соединением муреин (от латинского murum — стенка). Он состоит из полисахаридных цепей, связанных пептидными мостиками. Поэтому его еще называют пептидогликаном (гликаны — еще одно название сложных углеводов). Цепи полисахаридов муреина образуют два чередующихся остатка азотсодержащих моносахаридов. Пептидные мостики муреина содержат D-изомеры аминокислот, что является редкостью в живом мире.
Какую функцию выполняют, таблица
Крахмал состоит из двух полимеров а-глюкозы: амилоза обычно содержит около 300 молекул глюкозы, соединенных а-1,4-гликозидными связями.
Из-за массивных боковых цепей на стороне — молекула принимает форму спирали (наиболее удачна для упаковки большого количества субъединиц в ограниченном пространстве). Поскольку молекула крахмала имеет так мало свободных концов, гидролизующий фермент амилаза имеет мало доступных точек для ее расщепления. Благодаря этому крахмал — превосходное запасное вещество.
Целлюлоза — это полимер глюкозы, соединенной β-1,4-гликозидными связями. При β-конформации каждая последующая субъединица переворачивается, так что полимер имеет форму прямой цепи. Затем параллельные полисахаридные цепи связываются поперечными водородными связями.
Такое поперечное связывание предотвращает проникновение воды. Целлюлоза очень устойчива к гидролизу и, следовательно, является прекрасной структурной молекулой (целлюлозные клеточные стенки). Она идеальна для растений, которые легко могут синтезировать большое количество углеводов.
Учитель непонятно объясняет предмет?
Источник
У глюкозы, фруктозы и галактозы одинаковая формула?
С6Н12О6 — это формула общая для пентоз, к которым относятся глюкоза, фруктоза и галактоза.
Получается что для каждого углевода из этих трех формула одна и та же. Как же их тогда химически на письме различить?
Да и по названию: «гекса» — это шесть. Гексан — 6 атомов углерода, в гексогене 6 атомов азота, гексагон — шестиугольник, гекзаметр — шестистопный стих. — 6 лет назад
У пентоз пять атомов углерода. Моносахариды фруктоза, глюкоза и галактоза имеют в своем составе шесть атомов углерода и их собирательное название — гексозы.
Сокращенная формула по количеству атомов каждого элемента (углерода, водорода и кислорода) у этих трех веществ действительно одинакова. Но если нарисовать линейную формулу каждого вещества, то станет понятно, что они не одинаковы. Глюкоза это исходный «прототип» среди гексозных моносахаридов, так считается. Все, что от нее отличается — считается изомерами, которые имеют разные химические и физические свойства.
Глюкоза на рисунке линейной формулы выглядит так:
Галактоза на рисунке линейной формулы выглядит так:
Фруктоза на рисунке линейной формулы выглядит так:
Если внимательно посмотреть на формулы, то в них Вы заметите отличия. Кажется, что нет ничего особенного в том, что «закорючку» в другую сторону нарисовали. Но в действительности это разные вещества, они разные на вкус, цвет, температуру плавления и кипения и многое другое. Кстати аскорбиновая кислота тоже является гексозой, посмотрите ее формулу, если не лень, она искорежена, что даже не скажешь с первого раза, что это может иметь какое-то сходство по химическому составу с гексозными моносахаридами. Она вообще кислая, а эти все сладкие.
Источник