Углеводы

Органические соединения, состоящие из углерода, водорода, кислорода и являющиеся источником биохимической энергии, называются углеводами или сахарами. Термин появился в 1844 году.

Классификация

Каждый углевод состоит из сахарида или структурной единицы. Он включает карбонильную (=C=O) и несколько гидроксильных (-OH) групп.

Углеводы

Рис. 1. Строение углеводов.

В зависимости от количества звеньев цепи углеводы делятся на две группы:

  • простой – включает функциональную группу (моносахариды);
  • сложные – включают более одной функциональной группы (олигосахариды, полисахариды).

Углеводы

Рис. 2. Классификация углеводов.

Описание каждой группы углеводов представлено в таблице.

Группа

Углеводная формула

Описание

Примеры

Моносахариды

Cn(H2O)n

Молекула состоит из одной единицы. Они являются структурной единицей ДНК, РНК, АТФ. Разделяют на кетозы и альдозы

Глюкоза, фруктоза

Олигосахариды

CmH2nOn

Молекулярная цепь включает от одного до десяти остатков моносахаридов. В зависимости от числа звеньев различают дисахариды (диозы), трисахариды (триозы), тетрасахариды (тетраозы) и т д. Их разделяют на гомоолигосахариды, содержащие одинаковые моносахаридные остатки, и гетероолигосахариды, состоящие из разных моносахаридов

Лактоза, сахароза, аффиноза, стахиоза

Полисахариды

CnH2mOm

Цепь состоит из множества моносахаридов. Количество ссылок может превышать несколько тысяч

Целлюлоза

Наиболее значимыми для организма человека являются глюкоза, участвующая в метаболизме, и сахароза (привычный сахар), используемая в еду. Под действием ферментов в желудочно-кишечном тракте все сложные углеводы распадаются до моносахаридов.

Физические свойства

Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус. Плавится и кипит при низких температурах. Олигосахариды хорошо растворимы в воде и имеют нейтральное значение pH в растворах).

Полисахариды имеют более жесткую структуру, не имеют сладкого вкуса и не растворяются в воде. В живых организмах они выполняют опорную или энергетическую функцию. Например, целлюлоза входит в состав клеточной стенки растений, хитин — из грибов и панцирей членистоногих. Крахмал и гликоген — источники энергии, которые накапливаются в клетках в виде зерен и капель.

Углеводы

Рис. 3. Хитин в клеточных стенках грибов.

Для углеводов характерна пространственная изомерия.

Химические свойства

В зависимости от типа углеводы имеют разные химические свойства. В таблице описаны основные свойства сахара.

Реакция

Группы

Моносахариды

Олигосахариды

Полисахариды

Окисление

C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O

–

(C6H10O5)n + 6O2 → 6nCO2 + 5nH2O

Ферментация

– спирт – C6H12O6 → 2C2H5OH (этанол) + 2CO2;

– молочная кислота – C6H12O6 → 2CH3-CH(OH)-COOH (молочная кислота)

–

–

Гидролиз

–

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

Углеводы являются продуктом фотосинтеза, образуясь в растительных клетках под действием солнечных лучей.

Что мы узнали?

Углеводы являются одними из жизненно важных органических соединений. Они включают структурные единицы или сахариды, состоящие из карбонильной группы и нескольких гидроксильных групп. В зависимости от строения их разделяют на моносахариды, содержащие один сахарид, олигосахариды, содержащие от двух до десяти сахаридов, и полисахариды, включающие множество структурных единиц. Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус и хорошо растворяются в воде. Моносахариды подвергаются ферментации. Полисахариды не растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса.