Углеводы или сахара являются одними из наиболее важных органических веществ в природе. Функция углеводов в организме человека связана с обменным процессом – гликолизом, в результате которого выделяется энергия.

Строение

Молекула углеводов состоит из нескольких карбонильных (=C=O) и гидроксильных (-OH) групп. В зависимости от строения различают три группы углеводов:

  • моносахариды;
  • олигосахариды;
  • полисахариды.

Моносахариды – это простейшие сахара, состоящие всего из одной молекулы. Моносахариды включают несколько групп, различающихся числом атомов углерода в молекуле – структурной единице. Моносахариды, содержащие три атома углерода, называются триозами, пять — пентозами, шесть — гексозами и так далее. Наиболее значимыми для живых организмов являются пентозы, входящие в состав нуклеиновых кислот, и гексозы, входящие в состав полисахаридов. Примером гексозы является глюкоза.

Функции углеводов

Рис. 1. Глюкоза.

Олигосахариды включают от двух до 10 структурных единиц. В зависимости от их количества различают:

  • дисахариды – диозы;
  • трисахариды – триозы;
  • тетрасахариды – тетраозы;
  • пентасахариды;
  • гексасахариды и др.

Наиболее важными являются дисахариды (лактоза, сахароза, мальтоза) и трисахариды (раффиноза, мелицитоза, мальтотриоза).

В состав олигосахаридов могут входить гомогенные и гетерогенные молекулы. В связи с этим различают:

  • гомоолигосахариды – все молекулы одинакового строения;
  • гетероолигосахариды представляют собой молекулы различной структуры.

Функции углеводов

Рис. 2. Гомоолигосахариды и гетероолигосахариды.

Наиболее сложными углеводами являются полисахариды, состоящие из множества (от 10 до тысяч) моносахаридов. К ним относятся:

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

Функции углеводов

Рис. 3. Полисахарид.

В отличие от олигосахаридов и моносахаридов полисахариды представляют собой твердые водонерастворимые вещества без сладкого вкуса.

Формула углеводов – Cn(H2O)m. В молекуле любого углевода присутствуют не меньше трёх атомов углерода.

Функции

Основная функция углеводов в клетке – преобразование их в энергию. АТФ (аденозинтрифосфат) является универсальным источником энергии и включает в себя моносахарид рибозу. АТФ образуется в результате гликолиза — окисления и распада глюкозы до пирувата (пировиноградной кислоты). Гликолиз происходит в несколько стадий. Углеводы полностью окисляются до углекислого газа и воды, выделяя энергию.

В таблице представлены основные функции углеводов.

Функция

Описание

Структурный

Полисахариды являются материалом для несущих конструкций. Благодаря целлюлозе, входящей в состав клеточной стенки, растения приобретают жесткость. Хитин входит в состав клеток грибов и обеспечивает жесткость экзоскелета членистоногих

Энергия

Углеводы являются основным источником энергии. При расщеплении грамма углеводов выделяется 17,6 кДж энергии

Защитный

Формируем из растений шипы и точки

Хранилище

Они сохраняются в виде гранул крахмала у растений и гранул гликогена у животных. При недостатке энергии крахмал и гликоген расщепляются до глюкозы

Осмотический

Регулировать осмотическое давление

Рецептор

Часть клеточных рецепторов

Некоторые углеводы образуют с липидами и белками сложные структуры – гликолипиды и гликопротеины. Они входят в состав клеточных мембран. Антитела, плазма крови, рецепторные белки – гликопротеины.

Что мы узнали?

Сахара – это сложные органические соединения, необходимые всем живым организмам. Они состоят из одной или нескольких молекул, содержащих несколько карбонильных и гидроксильных групп. Углеводы выполняют важные биологические функции. Углеводы являются источником энергии, входят в состав клеточных стенок растений и грибов, составляют экзоскелет членистоногих. Они накапливаются в виде крахмала и гликогена, участвуют в передаче сигналов и регулируют осмотическое давление.