Углеводы. Строение и функции
Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят три химических элемента: углерод, водород и кислород. Некоторые углеводы также включают азот и серу.
Формула углеводов выглядит следующим образом: Cm(H2O)n, где n и m – не менее трёх.
Все углеводы подразделяют на три класса:
- моносахариды;
- олигосахариды;
- полисахариды.
Рассмотрим каждый класс по отдельности.
Моносахариды
Моносахариды (простые углеводы) – состоят из единственной молекулы сахара, которую нельзя расщепить на более простые.
Они представляют собой кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и сладкие на вкус. Это наиболее распространённая группа углеводов.
Длина углеродной цепи в молекулах моносахаридов может колебаться от трёх до девяти атомов углерода. Однако большинство моносахаридов содержат три (триозы), пять (пентозы) или шесть (гексозы) атомов углерода.
Примеры моносахаридов:
- Рибоза и дезоксирибоза (пентозы).
- Глюкоза и фруктоза (гексозы).
Олигосахариды
Это углеводы, состоящие из нескольких остатков моносахаридов. Олигосахариды, образованные двумя остатками, называются дисахаридами, тремя – трисахаридами, и так далее. Большинство их также имеет сладкий вкус и растворяется в воде.
К дисахаридам относятся сахароза, мальтоза, лактоза и др.
- Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар) – включает остатки глюкозы и фруктозы; как правило, содержится в запасающих органах растений (например, корнеплодах сахарной свёклы).
- Лактоза (молочный сахар) – состоит из остатков глюкозы и галактозы; содержится в молоке млекопитающих и является важнейшим источником энергии для их детёнышей.
- Мальтоза (солодовый сахар) – включает две молекулы глюкозы; образуется при расщеплении молекул крахмала и гликогена в пищеварительном тракте животных.
Полисахариды
Полисахариды (сложные углеводы) – это природные биополимеры, состоящие из большого количества остатков моно- или дисахаридов (десятки и сотни тысяч). В большинстве своём они нерастворимы в воде и несладкие на вкус.
Примеры полисахаридов:
- крахмал;
- гликоген;
- целлюлоза;
- пектин;
- хитин;
- муреин.
Рассмотрим их чуть подробнее.
Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков глюкозы. Представляет собой белое порошкообразное вещество, которое при взаимодействии с горячей водой образует клейстер (взвесь). Этот сложный углевод является основным запасным веществом у растений и накапливается в соответствующих органах (семенах, плодах, клубнях).
Крахмал имеет две формы: амилозу (линейная цепь моносахаридов) и амилопектин (разветвлённая цепь).
- Гликоген (животный крахмал) – ещё один полимер глюкозы, выполняющий резервную (запасающую) функцию в организмах грибов и животных. В отличие от крахмала, молекулы гликогена ещё более разветвлены.
- Целлюлоза (клетчатка) – полисахарид растений, мономером которого также служит глюкоза. Располагаясь параллельно друг другу, молекулы целлюлозы образуют прочные структуры – мицеллы (пучки молекул), которые объединяются в специальные волокна – микрофибриллы. Благодаря особенностям строения целлюлоза обладает высокой прочностью и образует клеточные стенки растений.
- Хитин – по своему строению близок целлюлозе, однако в качестве мономера в нём выступает азотсодержащий моносахарид на основе глюкозы. Хитин входит в состав клеточных стенок грибов и наружного скелета членистоногих.
- Муреин – соединение, состоящие из полисахаридных цепочек. Образует клеточную стенку бактерий.
Функции углеводов
Как и липиды, углеводы выполняют в организме многообразные функции:
- Строительная (структурная). Как мы уже упомянули выше, полисахариды входят в состав клеточных стенок живых организмов. Кроме того, сложные углеводы участвуют в образовании соединительной ткани животных.
- Энергетическая. Углеводы – самый удобный и доступный источник энергии. При полном распаде 1 грамма углеводов организм получает 17,6 кДж энергии.
- Запасающая (резервная). У растений эту функцию выполняет крахмал, у животных и грибов – гликоген.
- Сигнальная (рецепторная). Углеводы могут входить в состав гликопротеидов – сложных белков, расположенных на поверхности клеток и передающих сигналы из внешней среды в клетку.
- Защитная. Углеводы входят в состав вязких секретов – слизей, защищающих стенки полых органов.
Ну что ж, на сегодня информации хватит :) Не забудь поставить лайк и поделиться ценной информацией с друзьями! Ещё больше полезных материалов для подготовки к ЕГЭ по биологии – в нашей группе ВКонтакте.