Углеводы – обширный класс органических соединений. Углеводы (глюциды) - это биоорганические соединения с эмпирический формулой Cn(H2O)m. Оптимальное соотношение углеводных компонентов в рационе: суточная потребность в углеводах составляет 365-500 г (в среднем 382 г),
в том числе: полисахаридов - 350-400 г, моно- и дисахаридов - 50-100 г (их следует распределить на 3-4 приема по 20-25 г), балластных веществ - 25 г, из них клетчатки и пектиновых веществ - 10-15 г.
Биологические функции углеводов
1. Энергетическая функция.
Углеводы обеспечивают 60-70% энергозатрат организма. При полном распаде 1 г углеводов выделятся 17,15 кДж энергии. Углеводы входят в состав макроэргических соединений (АТФ, ГТФ и др.). В клетках живых организмов углеводы являются источниками и аккумуляторами энергии.
2. Опорная функция. Углеводы в растениях (на их долю приходится до 90 % сухого вещества) и некоторых животных (до 20 % сухого вещества) выполняют роль опорного (скелетного) материала, входят в состав многих важнейших природных соединений,
2. Пластическая функция.
Углеводы входят в состав биологических мембран и органоидов клетки.
3. Защитная функция.
Мукополисахариды, входящие в состав вязких секретов (слизей), защищают внутренние стенки сосудов и воздухоносные пути от механических и химических воздействий.
4. Регуляторная функция.
Клетчатка регулирует акт перистальтики.
5. Специфическая функция.
Отдельные углеводы выполняют особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, образовании антител.
6. Генетическая.
Пентозы входят в состав ДНК и РНК.
7. Углеводы (пентозы) входят в состав нуклеотидсодержащих коферментов.
8. Трофическая функция.
Гликоген - запасной (резервный) полисахарид, является трофическим включением.
Классификация углеводов
Все углеводы делятся на две группы: простые и сложные.
Простыми углеводами называют углеводы, которые не способны гидролизоваться с образованием более простых соединений, в их составе число атомов углерода равно числу атомов кислорода.
Сложные углеводы – углеводы, способные гидролизоваться на более простые. У них число атомов углерода не равно числу атомов кислорода. Сложные углеводы очень разнообразны по составу, молекулярной массе и по свойствам. Их делят на две группы: низкомолекулярные сахароподобные или олигосахариды) и высокомолекулярные (полисахариды).
1. Моносахариды - простые углеводы, при расщеплении которых не сохраняются свойства глюцидов (глюкоза, фруктоза).
2. Олигосахариды - соединения из двух и более моносахаридов (до 10) - сахароза, лактоза, мальтоза.
3. Полисахариды - сложные сахариды, молекула которых состоит из многих моносахаридных остатков (крахмал, альгиновые кислоты, агар).
Моносахариды
Моносахариды подразделяются на: триозы - 3 атома С; тетрозы - 4 атома С; пентозы - 5 атомов С; гексозы - 6 атомов С; гептозы - 7 атомов С; октозы - 8 атомов С.
Моносахариды, содержащие альдегидные группы, называют альдозами, содержащие кетонные группы - кетозами. Название моносахаридов составляется из наименования активной группы и числа атомов С: альдотриоза, кетопентоза и т.д.
Триозы – диоксиацетон, глицеральдегид.
Тетрозы – эритрозы.
Пентозы – арабиноза, рибоза, ксилоза, дезоксирибоза. Арабиноза содержится в свекле. Рибоза и дезоксирибоза – важный структурные компоненты нуклеиновых кислот, входят в состав ДНК, РНК, нуклеотидных коферментов, являются промежуточными продуктами прямого (пентозного) углеводного распада в организме.
Ксилоза – структурный компонент содержащихся в соломе, отрубях, древесине полисахаридов ксилозанов.
Гексозы
CHO CH2OH CHO CHO
| | | |
H - C - OH CO H - C - OH HO- C - H
| | | |
HO- C - H HO- C - H HO- C - H H - C - OH
| | | |
H - C - OH H - C - OH HO- C - H H - C - OH
| | | |
H - C - OH H - C - OH H - C - OH H - C - OH
| | | |
CH2OH CH2OH CH2OH CH2OH
Глюкоза Фруктоза Галактоза Манноза
Основной гексозой является глюкоза, участвующая в анаэробном и аэробном углеводном распаде. В печени гексозы под воздействием ферментов преращаются в глюкозу. При окислении гексоз образуются гексуроновые кислоты: глюкоза и галактоза.
Глюкоза (виноградный сахар, декстроза, глюкуроновая кислота) широко распространена в природе: содержится в зеленых частях растений, в виноградном соке, семенах и фруктах, ягодах, меде. Входит в состав важнейших полисахаридов: сахарозы, крахмала, клетчатки, многих гликозидов. Получают глюкозу гидролизом крахмала и клетчатки. Сбраживается дрожжами.
Фруктоза (фруктовый сахар, левулеза) в свободном состоянии содержится в зеленых частях растений, нектаре цветов, семенах, меде. Входит в состав сахарозы, образует высокомолекулярный полисахарид инсулин. Сбраживается дрожжами. Получают из сахарозы, инсулина, трансформацией других моноз методами биотехнологии.
Глюкоза и фруктоза играют большую роль в пищевой промышленности, являясь важным компонентом продуктов питания и исходным материалом при брожении.
Галактоза – компонент лактозы.
Замена у второго атома С – ОН на – NH2 приводит к образованию аминосахароз гексозаминов (глюкозамин, галактозамин).
Гексозамины входят в состав клеточных оболочек и мукополисахаридов в свободном состоянии и в соединении с CH3COOH.
