Биологическая роль, строение, свойства углеводов и их производных

Углеводы — биохимические соединения, образу­ющиеся в растениях в качестве первичных продуктов фото­синтеза. Их название происходит от общей формулы этой груп­пы веществ — С_п(Н₂О)_п, в которую входят углерод, водород и кислород (соотношение атомов водорода и кислорода в них такое же, как в воде).

Впервые термин «углеводы» был предложен профессо­ром Дерптского (Тартусского) университета К. Шмидтом в 1844 году. Оказалось, однако, что состав не всех углеводов соответствует приведенной выше формуле, в связи с чем Международная комиссия по реформе химической номенк­латуры предложила термин «углеводы» заменить на «гдици-ды». Тем не менее он не получил широкого распространения и название «углеводы» осталось общепризнанным.

В растениях углеводы составляют 80-90 % массы, причем в разных частях содержание их различно. Так, в зеленых час­тях растений оно составляет 2,5-6 %, в клубнях картофеля и корнеплодах — 10-20 %,.в зернах злаков — до 70 %.

В составе организма человека и животных углеводы при­сутствуют в меньшем количестве, чем белки и липиды, и составляют всего 2 % от массы сухих вешеств.

Однако для человека их значение очень велико. Об этом свидетельствуют важные разнообразные функции, которые выполняют углеводы. Рассмотрим их.

Энергетическая функция. Углеводы на 60 % обеспечивают организм энергией. При окислении 1 г углеводов выделяется 4 ккал (16,7 кДж) энергии.

Пластическая функция. Углеводы принимают участие в синтезе многих веществ, необходимых для жизнедеятельнос­ти организма, таких, как нуклеопротеины, липоиды, слож­ные ферменты, мукополисахариды и др.

Функция питательных веществ. Углеводы обладают спо­собностью откладываться в организме в виде гликогена

углевода, который расходуется по мере необходи­мости. Гликоген в основном сосредоточен в печени и мыш­цах. При полноценном питании в печени может натапливаться до 10 % гликогена от массы печени, в мышцах — до 2 %. При голодании запасы гликогена снижаются до 0,2 %.

Защитная функция. Вязкие секреты (слизи), выделяемые различными железами, богаты мукополисахаридами. Они пре­дохраняют стенки полых органов от механических поврежде­ний, от проникновения патогенных бактерий и вирусов.

Регуляторная функция. Представитель углеводов — клет­чатка имеет грубую структуру. Попадая с пищей в желудоч­но-кишечный тракт, она вызывает механическое раздраже­ние стенок желудка и кишечника, повышает их активность и способствует опорожнению.

Специфическая функция. Отдельные представители угле­водов выполняют особые функции в организме, например участвуют в проведении нервных импульсов, образовании ан­тител, обеспечении специфичности групп крови, нормаль­ной деятельности центральной нервной системы.

По современной классификации углеводы подразделяются на три основные группы в зависимости от их состава, структу­ры и свойств: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

запасного

Моносахариды. Углеводы этой группы содержат карбониль­ную группу (альдегидную илижетонную), являются произ­водными многоатомных спиртов. Они имеют состав С_1]Н_2пО₎₁.

Моносахариды отличаются различным характером строения и пространственным расположением функциональных групп. По характеру последних они подразделяются на альдозы и кетозы,

Моносахариды могут существовать в двух формах: линей­ной (ациклической) с открытой углеродной цепью и цикли­ческой (кольцевой). Обе формы находятся в динамическом равновесии, их взаимопереход называется кольчато-цепной таутомерией.;

При образовании циклической формы глюкозы проис­ходит реакция между спиртовой гидроксильной группой при