Углеводы - сахаристые или сахароподобные органические вещества, с общей формулой Сn(Н2О)m.
1. Моносахариды или простые сахара - состоят из 3-8 атомов углерода в цепи, имеют линейные и циклические формы, наиболее распространены:
С3 - триозы:
С3Н4О3 - пировиноградная кислота (ПВК) или пируват - продукт расщепления глюкозы в цитоплазме клетки.
С3Н6О3 - молочная кислота или лактат - конечный продукт бескислородного этапа энергетического обмена.
С4 - тетрозы:
С4Н8О4 - эритроза - один из промежуточных продуктов фотосинтеза в ходе цикла Кальвина
С5 - пентозы:
С5Н10О5 - рибоза - входит в состав молекулы РНК (рибонуклеиновой кислоты)
С5Н10О4 - дезоксирибоза в составе молекулы ДНК (дезокирибонуклеиновой кислоты)
С6 - гексозы:
С6Н12О6 - данной формуле соответствует большое число сахаров, как альдоз, так и кетоз, такие как:
Глюкоза - виноградный сахар, встречается почти во всех живых организмах, входит в состав важнейших ди-и полисахаридов. Глюкоза главный источник энергии для клеток, снижение её концентрации в крови влечёт за собой нарушение жизнедеятельности в первую очередь нервной и мышечной тканей.
Фруктоза - широко встречается в плодах, в мёде, в сахарной свекле, фруктах. Путь распада фруктозы в организме короче, чем глюкозы.
Галактоза - входит в состав молочного дисахарида- лактозы, в организме легко превращается в глюкозу.
Манноза - изомер глюкозы, но практически не усваивается организмом человека, 90% маннозы выводится с мочой.
2. Дисахариды - представители олигосахаридов, состоящие из двух моносахаридов, наиболее интересны следующие представители:
Сахароза - пищевой (тростниковый или свеколовичный) сахар, состоит из молекул глюкозы и фруктозы, соединённых альфа связью, хорошо растворима в воде, легко расщепляется в ротовой полости под действием фермента сахаразы.
Мальтоза - солодовый сахар, промежуточный продукт гидролиза крахмала или гликогена, сама расщепляется под дейстивем фермента мальтазы в ротовой полости и ДПК до двух молекул глюкозы, которая затем всасывается в кровь.
Лактоза - молочный сахар, расщепляется в полости ДПК (двенадцатиперстной кишки) на глюкозу и галактозу под действием фермента лактазы, с возрастом происходит уменьшение выработки данного фермента и лактоза перестаёт усваиваться организмом.
Целлобиоза - промежуточный продукт гидролиза целлюлозы, состоит как и молекула мальтоза из двух молекул глюкозы, но соединённых бетта-связью, а потому организм животных не способен к расщеплению данного дисахарида. Расщепляется под действием микрофлоры толстого кишечника.
3. Полисахариды - это высокомолекулярные углеводы, состоящие из большого числа моносахаридов. Как и дисахариды подвергаются гидролизу в конечном счёте до моносахаридов:
Крахмал - основной запасающий углевод растений, представляет разветвлённый полимер, состоящий из линейной части - амилозы (15%), которая окрашивается йодом в синий цвет, а также из амилопектина (85%) - линейные и разветвлённые цепи глюкоз, окрашивается йодом в сине-фиолетовый цвет.
В большом количестве крахмал обнаруживается в клубнях картофеля, в плодах и семенах. Находится в виде зернышек не растворимых в холодной воде. В горячей воде крахмал образует коллоидный раствор - клейстер.
Гликоген - основной резервный углевод животных и грибов. В большом количестве накапливается в печени и мышцах. Эти органы являются поставщиками глюкозы в кровь для других тканей и органов, например нервная ткань запасать углеводы не способна, а потому очень страдает при падении уровня сахара в крови. С йодом гликоген даёт красно-бурое окрашивание.
По структуре гликоген напоминает крахмал:
Целлюлоза или Клетчатка - главный гомополисахарид клеточной стенки растений, состоит только из бетта-глюкозы. Линейный полимер, нерастворимый в воде, лишь набухает в ней. В составе всех растительных волокон.
Целлюлоза (Клетчатка) не подвергается гидролизу в организме животных, однако некоторые бактерии и простейшие, заселяющие наш кишечник, выделяют ферменты расщепляющие её. В качественную реакцию с йодом - не вступает.
Хитин - один из гетерополисахаридов клеточной стенки грибов, также образует наружный скелет Типа Членистоногие (пауки, раки, насекомые). Хитин представлен звеньями N-ацетилглюкозаминов
Муреин - пептидогликан - специфический гетерополисахарид, образующий клеточную стенку бактерий, отсутствует у экуариот.
Муреин состоит из N-ацетилглюкозамина и N-ацетилглюкозмурамовой кислоты, соединенную с четырьмя - пятью остатками аминокислот.
1. Энергетическая.
Способность углеводов окисляться с выделением энергии как в аэробных, так и в анаэробных процессах, сделали углеводы основным источником энергии для организмов.
2. Запасающая.
Растения запасают углеводы в виде крахмала, грибы и животные в виде гликогена. В организме животных гликоген запасается клетках мышц и печени.
3. Структурная.
Целлюлоза, входящая в состав клеточных стенок растений, обраазует мощный пласт древесины, поднимающий растение высоко вверх. Волокна целлюлозы широко используются в древесной, бумажной промышленности, для изготовления тканей, лекарств, и даже пластмассы.
4. Защитная.
Смолы и камеди деревьев защищают раневые поверхности деревьев. Моносахариды и дисахариды (глюкозамины, хондроитинсульфат) - образуют с мембранной животной клетки комплекс - гликокаликс, защищающий от внешних повреждений. Гепарин - естественный антикоагуляционный углевод, вырабатывается лейкоцитами, препятствует свёртыванию крови.
5. Пластическая.
Рибоза входит в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), дезоксирибоза входит в состав дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), которые участвуют в пластическом обмене - биосинтезе белка.