Сложные органические вещества, содержащие углерод и являющиеся основным источником энергии в живых организмах, называются углеводами. Термин был предложен химиком Карлом Шмидтом в 1844 году.

Строение

Углеводы иначе называют сахаром. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы могут содержать карбонильную группу (=C=O) или альдегидную группу (-CHO). Общая формула: Cn(H2O)m, где n и m равны не менее 3.

Сахара могут быть простыми и сложными. Простые состоят из одной молекулы или структурной единицы, называемой сахаридом. Они кристаллические и имеют сладкий вкус. Быстро растворяется в воде.

В зависимости от количества атомов углерода в одной молекуле различают несколько групп углеводов.
Часто встречаются две группы:

  • пентозы с пятью атомами углерода;
  • гектозы с шестью атомами углерода.

Углеводы

Рис. 1. Пентозы и гектозы.

Сложные сахара объединяют несколько моносахаридов. Они могут образовывать длинные и разветвленные цепи (гликаны).

В графической формуле углевода обозначение углерода (С) не пишется, а обозначается геометрической фигурой. Количество углов соответствует количеству углерода в молекуле.

Виды

Существует три типа углеводов, которые различаются количеством структурных единиц. Описание каждой группы углеводов представлено в таблице.

Вид

Общая формула

Характеристики

Примеры

Моносахариды

Cn(H2O)n

Содержит структурную единицу (от 2 до 6 атомов углерода). Содержит АТФ, РНК, ДНК, мед, фрукты

— Глюкоза;

— галактоза;

— фруктоза;

— рибоза;

– дезоксирибоза

Олигосахариды

CmH2nOn

Содержит от двух до десяти сахаридов. Различают гомоолигосахариды, содержащие одинаковые моносахаридные остатки, и гетероолигосахариды, содержащие разные моносахариды. Содержит тростниковый сахар, молоко

– сахароза;

— целлобиоза;

— раффиноза;

– акарбоза

Полисахариды

CnH2mOm

Они содержат множество структурных единиц и могут включать несколько тысяч сахаридов. Они не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса. Действовать как строительный материал или энергетический резерв

— Целлюлоза;

— гликоген;

— крахмал;

– хитин;

— мурена

Моносахариды относятся к простым сахарам, олигосахариды и полисахариды – к сложным.

Углеводы

Рис. 2. Моносахариды и полисахариды.

Одной из важнейших групп углеводов являются дисахариды, которые относятся к олигосахаридам и содержат два моносахаридных остатка.
Самые известные и важные из них:

  • лактоза – содержит глюкозу и галактозу;
  • сахароза – состоит из фруктозы и глюкозы;
  • мальтоза образуется из двух молекул глюкозы.

Углеводы

Рис. 3. Дисахариды.

Химическая формула всех дисахаридов: C12H22O11. Молекулы различаются связями и структурой. В результате гидролиза образуются две молекулы глюкозы:

C12H22O11 + H2O → 2С6Н12О6

Лактоза содержится в молоке и используется для изготовления детского питания. Сахароза – привычный сахар, употребляемый в пищу. Мальтоза входит в состав зёрен.

Функции

Углеводы активно участвуют в обмене веществ.
Основными функциями углеводов являются:

  • обеспечивает энергию – расщепление одного грамма углеводов дает 17,6 кДж;
  • энергетические запасы – крахмал (у растений) и гликоген (у животных) являются энергетическими запасами;
  • строят организм – целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин – грибов и членистоногих, муреин – бактерий;
  • участие в пластическом обмене – они входят в состав ДНК, РНК, АТФ.

Что мы узнали?

Биология в 9-10 классах включает тему о строении и значении углеводов. Полимеры содержат углерод и участвуют в биохимических реакциях в организме. Различают простые углеводы (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). Моносахариды и олигосахариды сладки на вкус и растворимы в воде. Полисахариды не растворяются в воде и выполняют энергетические и структурные функции. Углеводы являются основным источником энергии в процессе обмена веществ.