Классификация, структура и изомерия углеводов

Углеводы

В химическом отношении углеводы представляют собой полигидроксиальдегиды или полигидроксикетоны либо образуют эти соединения в результате гидролиза более сложных углеводов. Происхождение термина «углеводы» связано с тем, что, судя по эмпирическим формулам, большинство веществ этого класса представляют собой соединения углерода с водой, поскольку соотношение между числом атомов углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1:2:1. Так, эмпирическая формула D-глюкозы – С₆Н₁₂О₆; по-другому ее можно записать как (СН₂О)₆ или С₆(Н₂О)₆. Большинство распространенных углеводов имеют эмпирическую формулу (СН₂О)_n, однако существуют и углеводы, не удовлетворяющие этому соотношению, а некоторые из них содержат даже атомы азота, фосфора или серы.

Углеводы широко представлены в клетках и тканях растений и животных, где они выполняют как структурные, так и метаболические функции. Доля их участия в общем энергетическом балансе организма оказывается настолько значительной, что превышает почти в полтора раза долю белков и жиров вместе взятых.

Углеводы, без какого-либо преувеличения, можно рассматривать как основу существования большинства организмов населяющих нашу планету. В таких углеводах как простые сахара и крахмал заключено основное количество калорий, получаемых с пищей человеком, почти всеми животными и многими бактериями. Центральное место углеводы занимают и в метаболизме зеленых растений и других фотосинтезирующих организмов, утилизирующих солнечную энергию для синтеза углеводов из СО₂ и Н₂О. Образующиеся в результате фотосинтеза огромные количества крахмала, целлюлозы и других углеводов играют роль главных источников энергии и атомов углерода для неспособных к фотосинтезу клеток животных, растений и микроорганизмов.

Углеводам присущи также и другие важные биологические функции. Крахмал и гликоген используются как временные депо глюкозы. Нерастворимые полимеры углеводов выполняют функции структурных и опорных элементов в клеточных стенках бактерий и растений, в наружных скелетах ракообразных и насекомых, а также в соединительной ткани и оболочках клеток животных. Углеводы других типов служат в качестве смазки в суставах, обеспечивают слипание клеток или придают биологическую специфичность поверхности животных клеток. В наиболее концентрированном виде многообразные функции углеводов в живой природе сводятся к следующим:

1. Энергетическая функция (глюкоза, фруктоза, крахмал, гликоген).

2. Структурная функция (целлюлоза, хитин, хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота и другие гетерополисахариды).

3. Защитная функция (синтез иммунных тел, являющихся гликопротеидами, в ответ на действие антигенов).

4. Гемостатическая функция (факторы свертывания крови – I, II, VIII, IX, X, XI).

5. Антитромбообразующая функция (гепарин).

6. Гомеостатическая функция (поддерживание гомеостаза, например, водно-электролитного обмена).

7. Опорная функция (кости, хрящи, хондроитинсульфаты).

8. Механическая функция (в составе соединительной ткани).

9. Группоспецифические вещества эритроцитов крови.

10. Осморегуляторная (глюкоза).

11. Детоксицирующая (парные глюкуроновые кислоты).

12. Антилипидемическая (гепарин).

Классификация, структура и изомерия углеводов

Различают три основных класса углеводов: моносахариды или простые сахара, олигосахариды и полисахариды. Последние два класса углеводов часто объединяют в одну группу – сложных сахаров или сложных углеводов. Моносахариды содержат только одну структурную единицу полигидроксиальдегида или полигидроксикетона.

Олигосахариды (от греческого слова «олиго», означающего «немного») состоят из коротких, часто разветвленных цепей, образованных моносахаридными единицами (от 2 до 15-20 остатков моносахаридов), соединенными между собой ковалентными связями. Наиболее часто встречающимися олигосахаридами являются дисахариды, построенные из двух моносахаридных единиц. Однако большая часть олигосахаридов встречается не в свободной форме, а в виде боковых цепей, присоединенных к полипептидам.

Полисахариды представляют собой длинные цепи, образованные сотнями или даже тысячами моносахаридных единиц. Некоторые полисахариды представлены линейными цепями, тогда как другие являются сильно разветвленными полимерами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: