Формула углеводы: Углеводы – формула молекулы в химии (10 класс)

Общая формула углеродов. Углеводы

Углеводы – главный источник энергии в организме человека.

Общая формула углеводов Сn(h3O)m

Углеводы — вещества состава См Н2п Оп, имеющие первостепенное биохимическое значение, широко распространены в живой природе и играют большую роль в жизни человека. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80 % сухого вещества растений и около 20 % животных. Растения синтезируют углеводы из неорганических соединений — углекислого газа и воды (СО2 и Н2 О).

Запасы углеводов в виде гликогена в организме человека составляют примерно 500 г. Основная масса его (2/3) находится в мышцах, 1/3 – в печени. В промежутках между приемами пищи гликоген распадается на молекулы глюкозы, что смягчает колебания уровня сахара в крови. Запасы гликогена без поступления углеводов истощаются примерно за 12-18 часов. В этом случае включается механизм образования углеводов из промежуточных продуктов обмена белков. Это обусловлено тем, что углеводы жизненно необходимы для образования энергии в тканях, особенно мозга. Клетки мозга получают энергию преимущественно за счет окисления глюкозы.

Виды углеводов

Углеводы по своей химической структуре можно разделить на простые углеводы (моносахариды и дисахариды) и сложные углеводы (полисахариды).

Простые углеводы (сахара)

Глюкоза – наиболее важный из всех моносахаридов, так как она является структурной единицей большинства пищевых ди- и полисахаридов. В процессе обмена веществ они расщепляются на отдельные молекулы моносахаридов, которые в ходе многостадийных химических реакций превращаются в другие вещества и в конечном итоге окисляются до углекислого газа и воды – используются как «топливо» для клеток. Глюкоза – необходимый компонент обмена углеводов. При снижении ее уровня в крови или высокой концентрации и невозможности использования, как это происходит при диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая кома).

Глюкоза «в чистом виде», как моносахарид, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты глюкозой виноград – 7,8%, черешня, вишня – 5,5%, малина – 3,9%, земляника – 2,7%, слива – 2,5%, арбуз – 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится в тыкве – 2,6%, в белокочанной капусте – 2,6%, в моркови – 2,5%.

Глюкоза обладает меньшей сладостью, чем самый известный дисахарид – сахароза. Если принять сладость сахарозы за 100 единиц, то сладость глюкозы составит 74 единицы.

Фруктоза является одним из самых распространенных углеводов фруктов. В отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных диабетом. Часть фруктозы попадает в клетки печени, которые превращают ее в более универсальное «топливо» — глюкозу, поэтому фруктоза тоже способна повышать сахара в крови, хотя и в значительно меньшей степени, чем другие простые сахара. Фруктоза легче, чем глюкоза, способна превращаться в жиры. Основным преимуществом фруктозы является то, что она в 2,5 раза слаще глюкозы и в 1,7 – сахарозы. Ее применение вместо сахара позволяет снизить общее потребление углеводов.

Основными источниками фруктозы в пище являются виноград – 7,7%, яблоки – 5,5%, груши – 5,2%, вишня, черешня – 4,5%, арбузы – 4,3%, черная смородина – 4,2%, малина – 3,9%, земляника – 2,4%, дыни – 2,0%. В овощах содержание фруктозы невелико – от 0,1% в свекле до 1,6% в белокочанной капусте. Фруктоза содержится в меде – около 3,7%. Достоверно доказано, что фруктоза, обладающая значительно более высокой сладостью, чем сахароза, не вызывает кариеса, которому способствует потребление сахара.

Галактоза в продуктах в свободном виде не встречается. Она образует дисахарид с глюкозой – лактозу (молочный сахар) – основной углевод молока и молочных продуктов.

Лактоза расщепляется в желудочно-кишечном тракте до глюкозы и галактозы под действием фермента лактазы. Дефицит этого фермента у некоторых людей приводит к непереносимости молока. Нерасщепленная лактоза служит хорошим питательным веществом для кишечной микрофлоры. При этом возможно обильное газообразование, живот «пучит». В кисломолочных продуктах большая часть лактозы сброжена до молочной кислоты, поэтому люди с лактазной недостаточностью могут переносить кисломолочные продукты без неприятных последствий. Кроме того, молочнокислые бактерии в кисломолочных продуктах подавляют деятельность кишечной микрофлоры и снижают неблагоприятные действия лактозы.

Галактоза, образующаяся при расщеплении лактозы, превращается в печени в глюкозу. При врожденном наследственном недостатке или отсутствии фермента, превращающего галактозу в глюкозу, развивается тяжелое заболевание — галактоземия, которая ведет к умственной отсталости.

Сахароза — это дисахарид, образованный молекулами глюкозы и фруктозы. Содержание сахарозы в сахаре 99,5%. То, что сахар – это «белая смерть», любители сладкого знают так же хорошо, как курильщики то, что капля никотина убивает лошадь. К сожалению, обе эти прописные истины чаще служат поводом для шуток, чем для серьезных размышлений и практических выводов.

Сахар быстро расщепляется в желудочно-кишечном тракте, глюкоза и фруктоза всасываются в кровь и служат источником энергии и наиболее важным предшественником гликогена и жиров. Его часто называют «носителем пустых калорий», так как сахар – это чистый углевод и не содержит других питательных веществ, таких, как, например, витамины, минеральные соли. Из растительных продуктов больше всего сахарозы содержится в свекле – 8,6%, персиках – 6,0%, дынях – 5,9%, сливах – 4,8%, мандаринах – 4,5%. В овощах, кроме свеклы, значительное содержание сахарозы отмечается в моркови – 3,5%. В остальных овощах содержание сахарозы колеблется от 0,4 до 0,7%. Кроме собственно сахара, основными источниками сахарозы в пище являются варенье, мед, кондитерские изделия, сладкие напитки, мороженое.

При соединении двух молекул глюкозы образуется мальтоза — солодовый сахар. Ее содержат мед, солод, пиво, патока и хлебобулочные и кондитерские изделия, изготовленные с добавлением патоки.

Сложные углеводы

Все полисахариды, представленные в пище человека, за редкими исключениями, являются полимерами глюкозы.

Крахмал – основной из перевариваемых полисахаридов. На его долю приходится до 80% потребляемых с пищей углеводов.

Источником крахмала служат растительные продукты, в основном злаковые: крупы, мука, хлеб, а также картофель. Больше всего крахмала содержат крупы: от 60% в гречневой крупе (ядрице) до 70% — в рисовой. Из злаков меньше всего крахмала содержится в овсяной крупе и продуктах ее переработки: толокне, овсяных хлопьях «Геркулес» — 49%. Макаронные изделия содержат от 62 до 68% крахмала, хлеб из ржаной муки в зависимости от сорта – от 33% до 49%, пшеничный хлеб и другие изделия из пшеничной муки – от 35 до 51% крахмала, мука – от 56 (ржаная) до 68% (пшеничная высшего сорта). Крахмала много и в бобовых продуктах – от 40% в чечевице до 44% в горохе. По этой причине сухие горох, фасоль, чечевицу, нут относят к зернобобовым. Особняком стоят соя, которая содержит только 3,5% крахмала, и соевая мука (10-15,5%). По причине высокого содержания крахмала в картофеле (15-18%) в диетологии его относят не к овощам, где основные углеводы представлены моносахариды и дисахаридами, а к крахмалистым продуктам наравне со злаковыми и зернобобовыми.

В топинамбуре и некоторых других растениях углеводы запасаются в виде полимера фруктозы — инулина. Пищевые продукты с добавкой инулина рекомендуют при диабете и особенно – для его профилактики (напомним, что фруктоза дает меньшую нагрузку на поджелудочную железу, чем другие сахара).

Гликоген — «животный крахмал» — состоит из сильно разветвленных цепочек молекул глюкозы. Он в небольших количествах содержится в животных продуктах (в печени 2-10%, в мышечной ткани – 0,3-1%).

Продукты с высоким содержанием углеводов

Наиболее распространенными углеводами являются глюкоза, фруктоза и сахароза, входящие в состав овощей, фруктов и меда. Лактоза входит в состав молока. Сахар-рафинад представляет собой соединение фруктозы и глюкозы.

Глюкоза играет центральную роль в процессе обмена веществ. Она является поставщиком энергии для таких органов, как головной мозг, почки, и способствует выработке красных кровяных телец.

Человеческий организм не в состоянии делать слишком большие запасы глюкозы и потому нуждается в ее регулярном пополнении. Но это не значит, что нужно есть глюкозу в чистом виде. Гораздо полезнее употреблять ее в составе более сложных углеводных соединений, например, крахмала, который содержится в овощах, фруктах, зерновых. Все эти продукты, кроме того, являются настоящим кладезем витаминов, клетчатки, микроэлементов и других полезных веществ, помогающих организму бороться со многими болезнями. Полисахариды должны составлять большую часть всех поступающих в наш организм углеводов.

Важнейшие источники углеводов

Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70-80 % глюкозы и фруктозы.

Для обозначения количества углеводов в пище используется специальная хлебная единица.

К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины.

Углеводы применяют в качестве:

Лекарственных средств,

Для производства бездымного пороха (пироксилина),

Взрывчатых веществ,

Искусственных волокон (вискоза).

Огромное значение имеет целлюлоза как источник для получения этилового спирта

1.Энергетическая

Основная функция углеводов заключается в том, что они являются непременным компонентом рациона человека, при расщеплении 1г углеводов освобождается 17,8 кДж энергии.

2. Структурная.

Клеточная стенка растений состоит из полисахарида целлюлозы.

3. Запасающая.

Крахмал и гликоген являются запасными продуктами у растений и животных

Историческая справка

· Углеводы используются с глубокой древности — самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был мёд.

· Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.

· Крахмал был известен ещё древним грекам.

· Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом

· В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала

· Впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцеллиус в 1837 г. С6Н12О6

· Синтез углеводов из формальдегида в присутствии Са(ОН)2 был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.

Заключение

Значение углеводов трудно переоценить. Глюкоза является основным энергетическим источником в организме человека, идет на построение многих важных веществ в организме – гликогена (энергетический резерв), входит в состав клеточных мембран, ферментов, гликопротеидов, гликолипидов, участвует в большинстве реакций, происходящих в организме человека. В то же время именно сахароза является основным источником глюкозы, который поступает во внутреннюю среду. Содержащая практически во всех растительных продуктах питания, сахароза обеспечивает необходимый приток энергетического и незаменимого вещества – глюкозы.

Организму обязательно нужны углеводы (свыше 56% энергии мы получаем за счет углеводов)

Углеводы бывают простые и сложные(из-за строения молекул их так назвали)

Минимальное количество углеводов должно быть не меньше 50-60 г

Углеводы наряду с белками и липидами являются важнейшими химическими соединениями живых организмов. В организме животных
и человека углеводы выполняют весьма важные функции: прежде всего энергетическую (главный вид клеточного топлива), структурную (обязательный
компонент большинства внутриклеточных структур), защитную (велико значение полисахаридов в поддержании иммунитета).

Углеводы также используются для синтеза нуклеиновых кислот (рибоза, дезоксирибоза), они являются составными компонентами нуклеотидных
коферментов, играющих исключительно важную роль в метаболизме живых существ. В последнее время все большее внимание стали привлекать сложные
смешанные биополимеры, содержащие углеводы. К таким смешанным биополимерам относятся, помимо нуклеиновых кислот, гликопептиды и гликопротеиды,
гликолипиды и липополисахариды, гликолипопротеиды и т. д. Эти вещества выполняют сложные и важные функции в организме.

В составе тела человека и животных углеводы присутствуют в меньшем количестве (не более 2% от сухой массы тела), чем белки и липиды. В
растительных организмах на долю углеводов приходится до 80% сухой массы, поэтому в целом в биосфере углеводов больше, чем всех других органических
соединений, вместе взятых.

Впервые термин «углеводы» был предложен профессором Дерптского (ныне Тартуского) университета К. Шмидтом в 1844 г. В то время предполагали,
что все углеводы имеют общую формулу C m (Н 2 O) n , т.е. углерод + вода. Отсюда и название «углеводы». Например,
глюкоза и фруктоза
имеют формулу С 6 (Н 2 О) 6 , тростниковый сахар (сахароза) — С 12 (Н 2 О) 11 ,
крахмал — [С 6 (Н 2 О) 5 ] n и т. д. В дальнейшем же оказалось, что ряд соединений, принадлежащих по
своим свойствам к классу углеводов, содержат водород и кислород в несколько иной пропорции, чем указано в общей формуле (например,
дезоксирибоза — С 5 Н 10 О 4 . В 1927 г. Международная комиссия по реформе химической номенклатуры предложила
термин «углеводы» заменить термином «глициды», однако он не получил широкого распространения. Старое название «углеводы» укоренилось и
прочно удерживается в науке, являясь общепризнанным.

Необходимо отметить, что химия углеводов занимает одно из ведущих мест в истории развития органической химии. Тростниковый сахар можно
считать первым органическим соединением, выделенным в химически чистом виде. Произведенный в 1861 г. А. М. Бутлеровым синтез
(вне организма) углеводов из формальдегида явился первым синтезом одного из трех основных веществ (белки, липиды, углеводы), входящих
в состав живых организмов. Химическая структура простейших сахаров была выяснена в конце XIX века в результате фундаментальных исследований
немецких ученых Г. Клиани и Э. Фишера. Значительный вклад в изучение сахаров внесли отечественные ученые А. А. Колли, П. П. Шорыгин и др.
В 20-е годы нынешнего столетия работами английского исследователя У. Хеуорса были заложены основы структурной химии полисахаридов.
Со второй половины XX века происходит стремительное развитие химии и биохимии углеводов, обусловленное их важным биологическим значением.

Согласно принятой в настоящее время классификации, углеводы подразделяются на три основные группы: моносахариды, олигосахариды
и полисахариды.

Моносахариды можно рассматривать как производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную (альдегидную или кетонную) группу.
Если карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид и называется альдозой; при любом другом
положении этой группы моносахарид является кетоном и называется кетозой.

Простейшими представителями моносахаридов являются триозы: глицеральдегид и дигидроксиацетон. При окислении первичной спиртовой группы трехатомного
спирта — глицерина — образуется глицеральдегид (альдоза), а окисление вторичной спиртовой группы приводит к образованию дигидроксиацетона (кетоза):

Стереоизомерия моносахаридов

. Все моносахариды содержат один или более асимметричных атомов углерода: альдотриозы — 1 центр асимметрии,
альдотетрозы — 2, альдопентозы — 3, альдогексозы — 4 и т. д. Кетозы содержат на один асимметричный атом меньше, чем альдозы с тем же числом
углеродных атомов. Следовательно, кетотриоза — дигидроксиацетон — не содержит асимметричных атомов углерода. Все же остальные моносахариды
могут существовать в виде различных стереоизомеров. Для обозначения стереоизомеров удобны проекционные формулы, предложенные Э. Фишером. Для
получения проекционной формулы углеродную цепь моносахарида располагают по вертикали с альдегидной (или кетонной) группой в верхней части цепи,
а сама цепь должна иметь форму полукольца, обращенного выпуклостью к наблюдателю (рис. 79).

Общее число стереоизомеров для любого моносахарида выражается формулой: N = 2 n , где N — число стереоизомеров, а n — число
асимметричных атомов углерода. Как уже отмечалось, глицеральдегид содержит только один асимметричный атом углерода и поэтому может существовать
в виде двух различных стереоизомеров.

Тот изомер глицеральдегида, у которого при проекции модели на плоскость ОН-группа у асимметричного атома углерода расположена с правой стороны,
принято считать D-глицеральдегидом, а зеркальное отражение — L-глицеральдегидом:

Альдогексозы содержат четыре асимметричных атома углерода и могут существовать в виде 2 4 = 16 стереоизомеров, представителем которых,
например, является глюкоза. Для альдопентоз и альдотетроз число стереоизомеров равно 2 3 = 8 и 2 2 = 4 соответственно.

Все изомеры моносахаридов подразделяются на D- и L-формы (D- и L-конфигурация) по сходству расположения атомных групп у последнего центра
асимметрии с расположением групп у D- и L-глицеральдегида. Природные гексозы — глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза, принадлежат, как правило,
по стереохимической конфигурации к соединениям D-ряда.

Известно также, что природные моносахариды обладают оптической активностью. Способность вращать плоскость поляризованного луча света — одна
из важнейших особенностей веществ (в том числе моносахаридов), молекулы которых имеют асимметричный атом углерода или же асимметричны в целом.
Свойство вращать плоскость поляризованного луча вправо обозначают знаком (+), а в противоположную сторону — знаком (-). Так, D-глицеральдегид
вращает плоскость поляризованного луча вправо, т. е. D-глицеральдегид является D(+)-альдотриозой, а L-глицеральдегид — L(-)-альдотриозой.
Однако следует помнить, что направление угла вращения поляризованного луча, которое определяется асимметрией молекулы в целом, заранее не
предсказуемо. Моносахариды, относящиеся по стереохимической конфигурации к D-ряду, могут быть левовращающими. Так, обычная форма глюкозы,
встречающаяся в природе, является правовращающей, а обычная форма фруктозы — левовращающей.

Циклические (полуацетальные) формы моносахаридов (формулы Толленса). Любой из моносахаридов, обладая рядом конкретных физических свойств
(температура плавления, растворимость и т. д.), характеризуется специфической величиной удельного вращения [α] 20 D .
Установлено, что величина удельного вращения при растворении любого моносахарида постепенно меняется и лишь при длительном стоянии раствора
достигает вполне определенного значения. Так, например, свежеприготовленный раствор глюкозы имеет [α] 20 D = + 112,2°,
которое после длительного стояния достигает равновесного значения [α] 20 D = + 52,5°. Изменение удельного вращения
растворов моносахаридов при стоянии (во времени) называется мутаротацией. Очевидно, мутаротация должна вызываться изменением асимметрии молекулы,
а следовательно, трансформацией ее структуры в растворе.

Явление мутаротации имеет следующее объяснение. Известно, что альдегиды и кетоны легко и обратимо реагируют с эквимолярным количеством
спирта с образованием полуацеталей:

Реакция образования полуацеталя может осуществляться и в пределах одной молекулы, если это не связано с пространственными ограничениями.
По теории Байера, внутримолекулярное взаимодействие спиртовой и карбонильной групп наиболее благоприятно, если оно приводит к образованию
пяти- или шестичленных циклов. При образовании полуацеталей возникает новый асимметричный центр (в случае D-глюкозы — это C 1).
Шестичленные кольца сахаров называют пиранозами, а пятичленные — фуранозами. α-Форма — это та, у которой расположение полуацетального
гидроксила такое же, как гидроксила (свободного или участвующего в образовании оксидного кольца) у асимметричного углеродного атома,
определяющего принадлежность к D- или L-ряду. Иными словами, в формулах с α-модификацией моносахаридов D-ряда полуацетальный гидроксил
пишут справа, а в формулах представителей L-ряда — слева. При написании β-формы поступают наоборот.

Часто α- и β-формы называют анамерами (от греч. ана — вверх, кверху от), так как при обычном вертикальном изображении формул
альдоз эти формы отличаются конфигурациями у первого углеродного атома.

Таким образом, явление мутаротации связано с тем, что каждый твердый препарат сахара представляет собой какую-либо одну циклическую
(полуацетальную) форму, но при растворении и стоянии растворов эта форма через альдегидную превращается в другие таутомерные циклические
формы до достижения состояния равновесия. При этом удельное вращение, характерное для исходной циклической формы, постепенно меняется,
и, наконец, устанавливается постоянное удельное вращение, характерное для равновесной смеси таутомеров. Например, установлено, что в
водных растворах глюкоза находится главным образом в виде α- и β-глюкопираноз, в меньшей степени α- и
β-глюкофураноз и совсем небольшое количество — в виде альдегидной формы. При этом следует подчеркнуть, что из различных таутомерных
форм глюкозы в свободном состоянии известны лишь α- и β-пиранозы. Существование малых количеств фураноз и альдегидной формы
в растворах доказано, но в свободном состоянии они не могли быть выделены вследствие неустойчивости. Ниже приведены таутомерные
циклические формы D-глюкозы
[показать]

Проекционные формулы Хеуорса

В 20-х годах XX столетия Хеуорс предложил более совершенный способ написания структурных формул углеводов. В отличие от формул Толленса,
имеющих контур прямоугольников, формулы Хеуорса — шести- или пятиугольники, причем они изображены в перспективе: кольцо лежит в
горизонтальной плоскости. Находящиеся ближе к читателю связи изображают более жирными линиями (углеродные атомы цикла не пишут).
Заместители, расположенные справа от остова молекулы при ее линейном изображении, помещают ниже плоскости кольца, а заместители,
находящиеся слева, занимают положение выше плоскости кольца. Обратное правило применяют только для того единственного углеродного
атома, гидроксильная группа которого участвует в образовании циклического полуацеталя. Так, у D-сахаров группу СН 2 ОН
пишут в верхнем положении, а водородный атом при том же углеродном атоме — внизу. Наконец, следует помнить, что при написании
структурных формул по Хеуорсу гидроксильная группа при С 1 будет расположена ниже плоскости кольца в α-форме и выше
в β-форме
[показать]

Конформации моносахаридов

. Проекционные формулы Хеуорса не отражают подлинной конформации моносахаридов. Работами
Ривса, а затем и многих других авторов показано, что, подобно циклогексану, пиранозное кольцо может принимать две
конфигурации — форму кресла и форму лодки. Конфигурация формы кресла обычно более устойчива, и, по-видимому, именно она преобладает
в большей части природных сахаров (рис. 80).

Основные реакции моносахаридов,

продукты реакций и их свойства

• Реакции полуацетального гидроксила
  . Как уже отмечалось, моносахариды как в кристаллическом состоянии, так и в растворе в
  основном существуют в полуацетальных формах. Полуацетальный гидроксил отличается большей реакционной способностью и может замещаться
  другими группировками в реакциях со спиртами, карбоновыми кислотами, фенолами и т. д. Соединение, которое действует на полуацетальный
  гидроксил моносахарида, называют агликоном, а продукт реакции — гликозидом. Соответственно α- и β-изомерам моносахаридов
  существуют α- и β-гликозиды. Например, при реакции метилового спирта (агликон) с глюкозой (допустим, в β-пиранозной
  форме) в присутствии неорганических кислот образуется продукт алкилирования — метил-β-D-глюкопиранозид:

  При действии на β-D-глюкопиранозу уксусной кислотой образуется продукт ацилирования — ацетил-β-D-глюкопиранозид:

  Ацилированию и метилированию способны подвергаться и остальные гидроксильные группы моносахаридов, хотя это требует намного более
  жестких условий. В тех случаях, когда в качестве агликонов выступают спирты, фенолы или карбоновые кислоты, продукты реакции называют
  О-гликозидами. Следовательно, метил-β-D-глюкопиранозид и ацетил-β-D-глюкопиранозид являются О-гликозидами (связь с агликоном
  осуществляется через кислород). Природные О-гликозиды, большинство из которых образуется в результате жизнедеятельности растений,
  существуют преимущественно в β-форме.

  Весьма важным классом гликозидов являются N-гликозиды, в которых связь с агликоном осуществляется через азот, а не через кислород.
  Существуют еще S-гликозиды, которые представляют собой производные циклических форм тиосахаридов, в меркаптогруппе (-SH) при
  C 1 которых атом водорода замещен радикалом. S-Гликозиды содержатся в ряде растений (горчица, черногорка, боярышник и др.).
  

  N-гликозиды рассматривают как производные сахаров, у которых гликозильная часть молекулы связана через атом азота с радикалом
  органического соединения, не являющегося сахаром. Как и О-гликозиды, N-гликозиды могут быть построены как пиранозиды или как фуранозиды
  и иметь α- и β-форму:

  К N-гликозидам принадлежат исключительно важные в обмене веществ продукты расщепления нуклеиновых кислот и нуклеопротеидов (нуклеотиды
  и нуклеозиды), АТФ, НАД, НАДФ некоторые антибиотики и т. п.

• Реакции с участием карбонильной группы.
  Хотя линейная гидроксикарбонильная форма присутствует в кристаллических препаратах
  моносахаридов и их растворах в незначительных количествах, все же ее участие в таутомерном равновесии сообщает моносахаридам все
  свойства, присущие альдегидам (в альдозах) или кетонам (в кетозах). Со способностью альдоз и кетоз присоединять спирты мы уже
  познакомились (см. выше). Рассмотрим теперь некоторые другие свойства.
• Аминосахара
  — производные моносахаридов, гидроксильная группа которых (-ОН) замещена аминогруппой (-NН 2).
  В зависимости от положения аминогруппы (при атомах углерода) в молекуле аминосахара различают 2-амино-, 3-амино-, 4-амино-сахара
  и т. д. По числу аминогрупп выделяют моноаминосахара и диаминосахара.

  Аминосахара обладают всеми свойствами аминов, обычных моносахаров, а также специфическими свойствами, обусловленными
  пространственной близостью гидроксильных и аминных групп.

  В организме человека и животных наиболее важными амино-сахарами являются D-глюкозамин и D-галактозамин:

  Аминосахара входят в состав мукополисахаридов животного, растительного и бактериального происхождения, являются углеводными
  компонентами различных гликопротеинов и гликолипидов. В составе этих высокомолекулярных соединений аминогруппа аминосахара чаще
  всего ацилирована, а иногда сульфирована (см. хондроитин-4-сульфат).

Олигосахариды — углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 8-10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями.
В соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т. д.

Дисахариды — сложные сахара, каждая молекула которых при гидролизе распадается на две молекулы моносахаридов. Дисахариды наряду
с полисахаридами являются одним из основных источников углеводов в пище человека и животных. По своему строению дисахариды являются
гликозидами, в которых две молекулы моносахаридов соединены гликозидной связью.

Среди дисахаридов особенно широко известны мальтоза, лактоза и сахароза.

Мальтоза, являющаяся α-глюкопиранозил-(1-4)-α-глюкопиранозой, образуется в качестве промежуточного продукта при
действии амилаз на крахмал (или гликоген), содержит два остатка α-D-глюкозы. Название сахара, чей полуацетальный гидроксил
участвует в образовании гликозидной связи, оканчивается на «ил».

В молекуле мальтозы у второго остатка глюкозы имеется свободный полуацетальный гидроксил. Такие дисахариды обладают
восстанавливающими свойствами.

Одним из наиболее распространенных дисахаридов является сахароза — обычный пищевой сахар. Молекула сахарозы состоит из одного
остатка D-глюкозы и одного остатка D-фруктозы. Следовательно, это — α-глюкопиранозил-(1-2)-β-фруктофуранозид:

В отличие от большинства дисахаридов сахароза не имеет свободного полуацетального гидроксила и не обладает восстанавливающими
свойствами.

Дисахарид лактоза содержится только в молоке и состоит из D-галактозы и D-глюкозы. Это — α-глюкопиранозил-(1-4)-глюкопираноза:

Поскольку в молекуле лактозы имеется свободный полуацетальный гидроксил (в остатке глюкозы), она принадлежит к числу редуцирующих
дисахаридов.

Среди природных трисахаридов важное значение имеют немногие. Наиболее известна рафиноза, содержащая остатки фруктозы, глюкозы и
галактозы, которая находится в больших количествах в сахарной свекле и во многих других растениях.

В целом олигосахариды, присутствующие в растительных тканях, разнообразнее по своему составу, чем олигосахариды животных тканей.

С точки зрения общих принципов строения полисахариды можно разделить на две группы, а именно: на гомополисахариды, состоящие из
моносахаридных единиц только одного типа, и гетерополисахариды, для которых характерно наличие двух или более типов мономерных звеньев.

С точки зрения функционального назначения полисахариды также могут быть разделены на две группы: структурные и резервные полисахариды.
Важным структурным полисахаридом является целлюлоза, а главные резервные полисахариды — гликоген и крахмал (у животных и растений
соответственно). Здесь будут рассмотрены только гомополисахариды. Гетерополисахариды описаны в главе «Биохимия соединительной ткани».

Крахмал представляет собой смесь двух гомополисахаридов: линейного — амилозы и разветвленного — амилопектина, общая формула которых
(С 6 Н 10 O 5) n
[показать]


.

Как правило, содержание амилозы в крахмале составляет 10-30%,
амилопектина — 70-90%. Полисахариды крахмала построены из остатков глюкозы, соединенных в амилозе и в линейных цепях амилопектина
α-1,4-глюкозидными связями, а в точках ветвления амилопектина — межцепочечными α-1,6-глюкозидными связями.

В молекуле амилозы связано в среднем около 1000 остатков глюкозы, отдельные линейные участки молекулы амилопектина состоят из
20-30 таких единиц.

В воде амилоза не дает истинного раствора. Цепочка амилозы в воде образует гидратированные мицеллы. В растворе при добавлении
йода амилоза окрашивается в синий цвет. Амилопектин также дает мицеллярные растворы, но форма мицелл несколько иная. Полисахарид
амилопектин окрашивается йодом в красно-фиолетовый цвет.

Крахмал имеет молекулярную массу 10 6 -10 7 . При частичном кислотном гидролизе крахмала образуются полисахариды
меньшей степени полимеризации — декстрины, при полном гидролизе — глюкоза. Крахмал является наиболее важным для человека пищевым
углеводом; содержание его в муке 75-80%, в картофеле 25%.

Гликоген

— главный резервный полисахарид высших животных и человека, построенный из остатков α-D-глюкозы.
Эмпирическая формула гликогена, как и крахмала (С 6 Н 10 O 5) n . Гликоген содержится практически
во всех органах и тканях животных и человека; наибольшее количество его находится в печени и мышцах. Молекулярная масса гликогена
10 7 -10 9 и выше. Его молекула построена из ветвящихся полиглюкозидных цепей, в которых остатки глюкозы соединены
α-1,4-глюкозидными связями. В точках ветвления имеются α-1,6-глюкозидные связи. Гликоген по своему строению близок к
амилопектину.

В молекуле гликогена различают внутренние ветви — участки полиглюкозидных цепей между точками ветвления, и наружные ветви — участки
от периферической точки ветвления до нередуцирующего конца цепи (рис. 81)
[показать]


.
При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, расщепляется с образованием сначала декстринов, затем мальтозы и, наконец, глюкозы.

Целлюлоза (клетчатка)

— наиболее широко распространенный структурный полисахарид растительного мира.

Целлюлоза состоит из α-глюкозных остатков в их β-пиранозной форме, т. е. в молекуле целлюлозы β-глюкопиранозные
мономерные единицы линейно соединены между собой β-1,4-глюкозидными связями.

>> Химия: Углеводы, их классификация и значение

Общая формула углеводов — С n (Н 2 О) m , т. е. они как бы состоят из углерода и воды, отсюда и название класса, которое имеет исторические корни. Оно появилось на основе анализа первых известных углеводов. В дальнейшем было установлено, что имеются углеводы , в молекулах которых не соблюдается указанное соотношение (2:1), например дезоксирибоза — С5Н10О4. Известны также органические соединения, состав которых соответствует приведенной общей формуле, но которые не принадлежат к классу углеводов. К ним относятся, например, уже известные вам формальдегид СН20 и уксусная кислота СН3СООН.

Однако название «углеводы» укоренилось и в настоящее время является общепризнанным для этих веществ.

Углеводы по их способности гидролизоваться можно разделить на три основные группы: моно-, ди- и полисахариды.

Моносахариды — углеводы, которые не гидролизуются (не разлагаются водой). В свою очередь, в зависимости от числа атомов углерода моносахариды подразделяются на триозы (молекулы которых содержат три углеродных атома), тетрозы (четыре углеродных атома), пентозы (пять), гексозы (шесть) ит. д.

В природе моносахариды представлены преимущественно пентозами и гексозами.

К пентозам относятся, например, рибоза — С5Н10О5 и дезоксирибоза (рибоза, у которой «отняли» атом кислорода) — С5Н10О4. Они входят в состав РНК и ДНК и определяют первую часть названий нуклеиновых кислот.

К гексозам, имеющим общую молекулярную формулу С6Н1206, относятся, например, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Дисахариды — углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов, например гексоз. Общую формулу подавляющего большинства дисахаридов вывести несложно: нужно «сложить» две формулы гексоз и «вычесть» из получившейся формулы молекулу воды — С12Н22О11. Соответственно можно записать и общее уравнение гидролиза:

С12Н22O11 + Н2O -> 2С6Н12O6

дисахарид гексоза

К дисахаридам относятся:

Сахароза (обычный пищевой сахар), которая при гидролизе образует одну молекулу глюкозы и молекулу фруктозы. Она содержится в большом количестве в сахарной свекле, сахарном тростнике (отсюда и названия — свекловичный или тростниковый сахар), клене (канадские первопроходцы добывали кленовый сахар), сахарной пальме, кукурузе и т. д.;

Мальтоза (солодовый сахар), которая гидролизуется с образованием двух молекул глюкозы. Мальтозу можно получить при гидролизе крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде, — пророщенных, высушенных и размолотых зернах ячменя;

Лактоза (молочный сахар), которая гидролизуется с образованием молекулы глюкозы и галактозы. Она содержится в молоке млекопитающих (до 4-6%), обладает невысокой сладостью и используется как наполнитель в драже и аптечных таблетках.

Сладкий вкус разных моно- и дисахаридов различен. Так самый сладкий моносахарид — фруктоза — в полтора раза слаще глюкозы, которую принимают за эталон. Сахароза (дисахарид), в свою очередь, в 2 раза слаще глюкозы и в 4-5 раз — лактозы, которая почти безвкусна.

Полисахариды — крахмал, гликоген, декстрины, целлюлоза… — углеводы, которые гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов, чаще всего глюкозы.

Чтобы вывести формулу полисахаридов, нужно от молекулы глюкозы «отнять» молекулу воды и записать выражение с индексом п: (С6Н10О5)n — ведь именно за счет отщепления молекул воды в природе образуются ди- и полисахариды.

Роль углеводов в природе и их значение для жизни человека чрезвычайно велики. Образуясь в клетках растений в результате фотосинтеза, они выступают источником энергии для клеток животных. В первую очередь это относится к глюкозе.

Многие углеводы (крахмал, гликоген, сахароза) выполняют запасающую функцию, роль резерва питательных веществ.

Кислоты РНК и ДНК, в состав которых входят некоторые углеводы (пентозы — рибоза и дезоксирибоза), выполняют функцию передачи наследственной информации.

Целлюлоза — строительный материал растительных клеток — играет роль каркаса для оболочек этих клеток. Другой полисахарид — хитин — выполняет аналогичную роль в клетках некоторых животных — образует наружный скелет членистоногих (ракообразных), насекомых, паукообразных.

Углеводы служат в конечном итоге источником нашего питания: мы потребляем зерно, содержащее крахмал, или скармливаем его животным, в организме которых крахмал превращается в белки и жиры. Самая гигиеничная наша одежда сделана из целлюлозы или продуктов на ее основе: хлопка и льна, вискозного волокна, ацетатного шелка. Деревянные дома и мебель построены из той же целлюлозы, образующей древесину. В основе производства фото- и кинопленки все та же целлюлоза. Книги, газеты, письма, денежные банкноты — все это продукция целлюлозно-бумажной промышленности. Значит, углеводы обеспечивают нас всем необходимым для жизни: пищей, одеждой, кровом.

Кроме того, углеводы участвуют в построении сложных белков, ферментов, гормонов. Углеводами являются и такие жизненно необходимые вещества, как гепарин (он играет важнейшую роль — предотвращает свертывание крови), агар-агар (его получают из морских водорослей и применяют в микробиологической и кондитерской промышленности — вспомните знаменитый торт «Птичье молоко»).

Необходимо подчеркнуть, что единственным источником энергии на Земле (помимо ядерной, разумеется) является энергия Солнца, а единственным способом его аккумулирования для обеспечения жизнедеятельности всех живых организмов является процесс фотосинтеза, протекающий в клетках живых растений и приводящий к синтезу углеводов из воды и углекислого газа. Кстати, именно при этом превращении образуется кислород, без которого жизнь на нашей планете была бы невозможна.

Фотосинтез
6С02 + 6Н20 ——> С6Н1206 + 602

Содержание урока



конспект урока

опорный каркас
презентация урока
акселеративные методы
интерактивные технологии
Практика


задачи и упражнения
самопроверка
практикумы, тренинги, кейсы, квесты
домашние задания
дискуссионные вопросы
риторические вопросы от учеников
Иллюстрации



аудио-, видеоклипы и мультимедиа

фотографии, картинки
графики, таблицы, схемы
юмор, анекдоты, приколы, комиксы
притчи, поговорки, кроссворды, цитаты
Дополнения



рефераты

статьи
фишки для любознательных
шпаргалки
учебники основные и дополнительные
словарь терминов
прочие



Совершенствование учебников и уроков
исправление ошибок в учебнике

обновление фрагмента в учебнике
элементы новаторства на уроке
замена устаревших знаний новыми
Только для учителей



идеальные уроки

календарный план на год
методические рекомендации
программы
обсуждения
Интегрированные уроки

Реакции глюкозы по спиртовым группам

Глюкоза взаимодействует с карбоновыми кислотами или их ангидридами с образованием сложных эфиров. Например, с ангидридом уксусной кислоты:

Как многоатомный спирт глюкоза реагирует с гидроксидом меди(II) с образованием ярко-синего раствора гликозида меди(II):

Реакции глюкозы по альдегидной группе

Реакция «cеребряного зеркала»:

Окисление глюкозы гидроксидом меди(II) при нагревании в щелочной среде:

При действии бромной водой глюкоза также окисляется в глюконовую кислоту.

Окисление глюкозы азотной кислотой приводит к двухосновной сахарной кислоте:

Восстановление глюкозы в шестиатомный спирт сорбит:

Cорбит содержится во многих ягодах и фруктах.

Три вида брожения глюкозы

под действием различных ферментов

Спиртовое брожение:

Молочнокислое брожение:

Маслянокислое брожение:

Реакции дисахаридов

Гидролиз сахарозы в присутствии минеральных кислот (Н 2 SO 4 , НСl, Н 2 СО 3):

Окисление мальтозы (восстанавливающего дисахарида), например реакция «серебряного зеркала»:

Реакции полисахаридов

Гидролиз крахмала в присутствии кислот или ферментов может протекать ступенчато. В разных условиях можно выделить различные продукты – декстрины, мальтозу или глюкозу:

Крахмал дает синее окрашивание с водным раствором йода. При нагревании окраска исчезает, а при охлаждении появляется снова. Йодкрахмальная реакция является качественной реакцией крахмала. Считают, что йодистый крахмал представляет собой соединения включения-внедрения йода во внутренние канальцы молекул крахмала.

Гидролиз целлюлозы в присутствии кислот:

Нитрование целлюлозы концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты. Из трех возможных нитроэфиров (моно-, ди- и тринитроэфиров) целлюлозы в зависимости от количества азотной кислоты и температуры проведения реакции образуется преимущественно один из них. Например, образование тринитроцеллюлозы:

Тринитроцеллюлозу, называемую пироксилином
, применяют в производстве бездымного пороха.

Ацетилирование целлюлозы реакцией с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот:

Из триацетилцеллюлозы получают искусственное волокно – ацетатное.

Целлюлоза растворяется в медноаммиачном реактиве – растворе (OH) 2 в концентрированном аммиаке. При подкислении такого раствора в специальных условиях получают целлюлозу в виде нитей.
Это – медноаммиачное волокно.

При действии на целлюлозу щелочи и затем сероуглерода образуется ксантогенат целлюлозы:

Из щелочного раствора такого ксантогената получают целлюлозное волокно – вискозное.

Углеводы
альдозы
, а кетонную – кетозы

Функции углеводов в организме.

Основные функции углеводов в организме:

1. Энергетическая функция.
Углеводы являются одним из основных источников энергии для организма, обеспечивая не менее 60 % энергозатрат. Для деятельности мозга, почек, крови практически вся энергия поставляется за счет окисления глюкозы. При полном распаде 1 г углеводов выделяется 17,15 кДж/моль или 4,1 ккал/моль энергии.

2. Пластическая или структурная функция
. Углеводы и их производные обнаруживаются во всех клетках организма. В растениях клетчатка служит основным опорным материалом, в организме человека кости и хрящи содержан сложные углеводы. Гетерополисахариды, например, гиалуроновая кислота, входят в состав клеточных мембран и органоидов клетки. Участвуют в образовании ферментов, нуклеопротеидов (рибоза, дезоксирибоза) и др.

3. Защитная функция
. Вязкие секреты (слизь), выделяемые различными железами, богаты углеводами или их производными (мукополисахаридами и др.) они защищают внутренние стенки половых органов ЖКТ, воздухоносных путей и др. от механических и химических воздействий, проникновения патогенных микробов. В ответ на антигены в организме синтезируются иммунные тела, которые являются гликопротеидами. Гепарин предохраняет кровь от свертывания (входит в противосвертывающую систему) и выполняет антилипидемическую функцию.

4. Регуляторная функция.
Пища человека содержит большое количество клетчатки, грубая структура которой вызывает механическое раздражение слизистой оболочки желудка и кишечника, участвуя, таким образом, в регуляции акта перистальтики. Глюкоза в крови участвует в регуляции осмотического давления и поддержании гомеостаза.

5. Специфические функции.
Некоторые углеводы выполняют в организме особые функции: участвуют в проведении нервных импульсов, обеспечении специфичности групп крови и т.д.

Классификация углеводов.

Углеводы классифицируют по величине молекул на 3 группы:

1. Моносахариды
– содержат 1 молекулу углевода (альдозы или кетозы).

· Триозы (глицериновый альдегид, диоксиацетон).

· Тетрозы (эритроза).

· Пентозы (рибоза и дезоксирибоза).

· Гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза).

2. Олигосахариды
— содержат 2-10 моносахаридов.

· Дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза).

· Трисахариды и т.д.

3. Полисахариды
— содержат более 10 моносахаридов.

· Гомополисахариды – содержат одинаковые моносахариды (крахмал, клетчатка, целлюлоза состоят только из глюкозы).

· Гетерополисахариды- содержат моносахариды разного вида, их пароизводные и неуглеводные компоненты (гепарин, гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты).

Схема № 1. Классификация углеводов.

Углеводы

Моносахариды Олигосахариды Полисахариды

1. Триозы 1. Дисахариды 1. Гомополисахариды

2. Тетрозы 2. Трисахариды 2. Гетерополисахариды

3. Пентозы 3. Тетрасахариды

4. Гексозы

Свойства углеводов.

1. Углеводы – твердые кристаллические белые вещества, практические все сладкие на вкус.

2. Почти все углеводы хорошо растворимы в воде, при этом образуются истинные растворы. Растворимость углеводов зависит от массы (чем больше масса, тем менее растворимо вещество, например, сахароза и крахмал) и строения (чем разветвленнее структура углевода, тем хуже растворимость в воде, например крахмал и клетчатка).

3. Моносахариды могут находится в двух стереоизомерных формах
: L–форма (leavus – левый) и D- форма (dexter – правый). Эти формы обладают одинаковыми химическими свойствами, но отличаются, расположением гидроксидных групп относительно оси молекулы и оптической активностью, т.е. вращают на определенный угол плоскость поляризованного света, который проходит через их раствор. Причем плоскость поляризованного света вращается на одну величину, но в противоположных направлении. Рассмотрим образование стереоизомеров на примере глицеринового альдегида:

СНО СНО

НО
-С-Н Н-С-ОН

СН2ОН СН2ОН

L – форма D – форма

При получении моносахаридов в лабораторных условиях, стереоизомеры образуются в соотношении 1:1, в организме синтез происходит под действием ферментов, которые строго отличают L – форму и D – форму. Поскольку синтезу и распаду в организме подвергаются исключительно D-сахара, в эволюции постепенно исчезли L-стереоизомеры (на этом основано определение сахаров в биологических жидкостях с помощью поляриметра).

4. Моносахариды в водных растворах могут взаимопревращаться, такое свойство называют муторатацией.

НО-СН2 О=С-Н

С О НО-С-Н

Н Н Н
Н-С-ОН

С С НО-С-Н

НО ОН Н ОН
НО-С-Н

С С СН2-ОН

НО-СН2

Н Н ОН

НО ОН Н Н

Бетта-форма.

В водных растворах мономеры, состоящие из 5 и более атомов, могут находится в циклической (кольцевой) альфа- или бетта-формах и незамкнутой (открытой) формах, причем их соотношение 1:1. Олиго- и полисахариды состоят из мономеров в циклической форме. В циклической форме углеводы устойчивы и молоактивны, а в открытой обладают высокой реакционной способностью.

5. Моносахариды могут восстанавливаться до спиртов.

6. В открытой форме могут взаимодействовать с белками, липидами, нуклеотидами без участия ферментов. Эти реакции получили название — гликирования. В клинике применяют исследование уровня гликозилированного гемоглобина или фруктозамина для постановки диагноза сахарный диабет.

7. Моносахариды могут образовывать эфиры. Наибольшее значение имеет свойство углеводов образовывать эфиры с фосфорной кислотой, т.к. чтобы включиться в обмен углевод должен стать фосфорным эфиром, например, глюкоза перед окислением превращается в глюкозо-1-фосфат или глюкозо-6-фосфат.

8. Альдолазы обладают способностью восстанавливать в щелочной среде металлы из их окислов в закиси или в свободное состояние. Это свойство используют в лабораторной практике для обнаружения альдолоз (глюкозы) в биологических жидкостях. Чаще всего используют реакцию Троммера
при которой альдолоза восстанавливает окись меди в закись, а сама окисляется в глюконовую кислоту (окисляется 1 атом углерода).

CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

Голубой цвет

C5h21COH + 2Cu(OH)2 C5h21COOH + h3O + 2CuOH

Кирпично-красный цвет

9. Моносахариды могут окисляться до кислот не только в реакции Троммера. Например, при окислении 6 углеродного атома глюкозы в организме образуется глюкуроновая кислота, которая соединяется с ядовитыми и плохо растворимыми веществами, обезвреживает их и переводит в растворимые, в таком виде эти вещества выводятся из организма с мочой.

10.Моносахариды могут соединяться между собой и образовывать полимеры. Связь, которая при этом возникает называется гликозидной
, она образуется за счет ОН-группы первого углеродного атома одного моносахарида и ОН-группой четвертого (1,4-гликозидная связь) или шестого углеродного атома (1,6-гликозидная связь) другого моносахарида. Кроме этого могут образовываться альфа-гликозидная связь (между двумя альфа-формами углевода) или бетта-гликозидная связь (между альфа- и бетта- формами углевода).

11.Олиго- и полисахариды могут подвергаться гидролизу с образованием мономеров. Реакция идет по месту гликозидной связи, причем этот процесс ускоряется в кислой среде. Ферменты в организме человека могут различать альфа- и беттагликозидные связи, поэтому крахмал (имеет альфагликозидные связи) переваривается в кишечнике, а клетчатка (имеет беттагликозидные связи) нет.

12.Моно- и олигосахариды могут подвергаться брожению: спиртовому, молочнокислому, лимоннокислому, маслянокислому.

Общая характеристика углеводов.

Углеводы
– органические соединения, которые являются альдегидами или кетонами многоатомных спиртов. Углеводы, содержащие альдегидную группу, называются альдозы
, а кетонную – кетозы
. Большинство из них (но не все!например, рамноза С6Н12О5) соответствуют общей формуле Сn(Н2О)m, отчего и получили свое историческое название — углеводы. Но есть ряд веществ, например, уксусная кислота С2Н4О2 или СН3СООН, которые хоть и соответствует общей формуле, но не относится к углеводам. В настоящее время принято другое название, которое наиболее верно отражает свойства углеводов – глюциды (сладкий), но историческое название так прочно вошло в жизнь, что им продолжают пользоваться. Углеводы очень широко распространены в природе, особенно в растительном мире, где составляют 70-80 % массы сухого вещества клеток. В животном организме на их долю приходится всего около 2 % массы тела, однако и здесь их роль не менее важна. Доля их участия в общем энергетическом балансе оказывается весьма значительной, превышающей почти в полтора раза долю белков и липидов вместе взятых. В организме углеводы способны откладываться в виде гликогена в печени и расходоваться по мере необходимости.

Школа одаренных детей. 11-й класс. «Углеводы

Углеводы – циклические молекулы,
состоящие из углерода, водорода и полимера. Общая
формула углеводов С (Н О) они делятся на простые и
сложные.

1. Простые Моносахариды – в
зависимости от числа атомов углерода в молекуле
моносахаридов различают: триозы(3с), тетрозы(4с),
пентозы(5с), гексозы(6с), гептозы(7с). В природе
наиболее широко распространены пентозы и
гексозы. Важнейшие из пентоз – дезоксирибоза и
рибоза входящие в состав ДНК, РНК, АТФ, из гексоз
наиболее распространены глюкоза, фруктоза и
галактоза (общая формула СНО). Моносахариды могут
быть представлены в виде а- и в-изомеров. Молекулы
крахмала состоят из остатков а-глюкозы,
целлюлозы – из остатков в-глюкозы. Дезоксирибоза
(СНО) отличается от рибозы (С Н О) тем, что при
втором атоме углерода имеет атом водорода, а не
гидроксильную группу, как у рибозы.

2 Сложными называются углеводы,
молекулы которых, при гидролизе распадаются с
образованием простых углеводов.

Среди сложных различают: олигосахариды
и полисахариды.

Олигосахаридами – называют сложные
углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных
остатков. В зависимости от количества входящих
остатков моносахаридов, входящих в молекулы
олигосахаридов, различают дисахариды,
трисахариды и т.д. Наиболее широко
распространены в природе дисахариды, молекулы
которых образованы двумя остатками
моносахаридов: мальтоза, состоящая из двух
остатков а- глюкозы, молочный сахар (лактоза) и
свекловичный (или трасниковый) сахар.

Полисахариды образуются в результате
реакции поликонденсации. Важнейшие полисахариды
– крахмал, гликоген, хитин, муреин. Крахмал –
основной резервный углевод растений, гликоген у
животных и человека. Целлюлоза – основной
структурный углевод клеточных стенок растений,
она не растворима в воде.

Углеводы – органические вещества
клетки и их биологическая роль (см. Приложение
1)

Функции углеводов.

1. Энергетическая – могут
расщепляться до углекислого газа и воды с
выделением энергии.

2. Строительная – мтенки
растительных клеток состоят из углеводов
(целлюлоза).

Практическая работа по теме
“Углеводы” 11 класс

Работа в парах

Опыт, доказывающий наличие
полисахаридов в растениях.

К капле спиртового раствора йода
добавьте раствор крахмала. Что происходит в
пробирке. Как изменяется цвет? (синий цвет при
нагревании изменяется, что свидетельствует
изменение положение цепей в молекулах
полисахарида – крахмала).

Подробно об углеводах

Углеводы служат основным источником
энергии. Свыше 56% энергии организм получает за
счет углеводов, остальную часть – за счет белков
и жиров.

В зависимости от сложности строения,
растворимости, быстроты усвоения углеводы
пищевых продуктов подразделяются на простые
углеводы: моносахариды (глюкоза, фруктоза,
галактоза), дисахариды (сахароза, лактоза) и
сложные углеводы, или полисахариды (крахмал,
гликоген, клетчатка). Содержание углеводов на 100
г. продуктов(см Приложение 2).

Простые углеводы легко растворяются в
воде и быстро усваиваются. Они обладают
выраженным сладким вкусом и относятся к сахарам.
Наиболее распространенный моносахарид –
глюкоза – содержится во многих плодах и ягодах, а
также образуется в организме в результате
расщепления дисахаридов и крахмала пищи. Глюкоза
наиболее быстро и легко используется в организме
для образования гликогена, для питания тканей
мозга, работающих мышц (в том числе и сердечной
мышцы), для поддержания необходимого уровня
сахара в крови и создания запасов гликогена
печени. Во всех случаях при большом физическом
напряжении глюкоза может использоваться как
источник энергии. Фруктоза обладает теми же
свойствами, что и глюкоза, и может
рассматриваться как ценный, легкоусвояемый
сахар. Однако она медленнее усваивается в
кишечнике и, поступая в кровь, быстро покидает
кровяное русло. Фруктоза в значительном
количестве (до 70–80%) задерживается в печени и не
вызывает перенасыщение крови сахаром. В печени
фруктоза более легко превращается в гликоген по
сравнению с глюкозой. Фруктоза усваивается лучше
сахарозы и отличается большей сладостью. Высокая
сладость фруктозы позволяет использовать
меньшие ее количества для достижения
необходимого уровня сладости продуктов и таким
образом снизить общее потребление Сахаров, что
имеет значение при построении пищевых рационов
ограниченной калорийности.

Избыток сахарозы оказывает влияние на
жировой обмен, усиливая жирообразование.
Установлено, что при избыточном поступлении
сахара усиливается превращение в жир всех
пищевых веществ (крахмала, жира, пищи, частично и
белка). Таким образом, количество поступающего
сахара может служить в известной степени
фактором, регулирующим жировой обмен. Обильное
потребление сахара приводит к нарушению обмена
холестерина и повышению его уровня в сыворотке
крови. Избыток сахара отрицательно сказывается
на функции кишечной микрофлоры. При этом
повышается удельный вес гнилостных
микроорганизмов, усиливается интенсивность
гнилостных процессов в кишечнике, развивается
метеоризм. Установлено, что в наименьшей степени
эти недостатки проявляются при потреблении
фруктозы. Основными источниками фруктозы
являются фрукты и ягоды. Глюкоза и фруктоза
широко представлены в меде: содержание глюкозы
достигает 36,2%, фруктозы – 37,1%. В арбузах весь
сахар представлен фруктозой, количество которой
составляет 8%. Третий моносахарид – галактоза – в
свободном виде в пищевых продуктах не
встречается. Галактоза является продуктом
расщепления основного углевода молока –
лактозы.

Из дисахаридов в питании человека
основное значение имеет сахароза, которая при
гидролизе распадается на глюкозу и фруктозу.
Источниками сахарозы в питании человека
являются, главным образом, тростниковый и
свекловичный сахар. Содержание сахарозы в
сахаре-песке составляет 99,75%. Натуральными
источниками сахарозы являются бахчевые,
некоторые овощи и фрукты (см. Приложение
2).

Сложные углеводы, или полисахариды,
характеризуются усложненным строением молекулы
и плохой растворимостью в воде. К сложным
углеводам относятся крахмал, гликоген,
пектиновые вещества и клетчатка. Крахмал имеет
основное пищевое значение. Высоким его
содержанием в значительной степени
обуславливается пищевая ценность зерновых
продуктов. В пищевых рационах человека на долю
крахмала приходится около 80% общего количества
потребляемых углеводов. Превращение крахмала в
организме в основном направлено на
удовлетворение потребности в сахаре.

Гликоген в организме используется в
качестве энергетического материала для питания
работающих мышц, органов и систем.
Восстановление гликогена происходит путем его
ресинтеза за счет глюкозы. Пектины относятся к
растворимым веществам, усваивающимися в
организме. Современными исследованиями показано
несомненное значение пектиновых веществ в
питании здорового человека, а также возможность
использовать их с терапевтической целью при
некоторых заболеваниях преимущественно
желудочно-кишечного тракта.

Клетчатка по химической структуре
весьма близка к полисахаридам. Высоким
содержанием клетчатки характеризуются зерновые
продукты. Однако помимо общего количества
клетчатки, важное значение имеет ее качество.
Менее грубая, нежная клетчатка хорошо
расщепляется в кишечнике и лучше усваивается.
Такими свойствами обладает клетчатка картофеля
и овощей. Клетчатка способствует выведению из
организма холестерина. Потребность в углеводах
определяется величиной энергетических затрат.
Средняя потребность в углеводах для тех, кто не
занят тяжелым физическим трудом, 400–500 г в сутки.

Способность углеводов быть
высокоэффективным источником энергии лежит в
основе их сберегающего белок действия. При
поступлении с пищей достаточного количества
углеводов аминокислоты лишь в незначительной
степени используются в организме как
энергетический материал. Хотя углеводы не
принадлежат к числу незаменимых факторов
питания и могут образовываться в организме из
аминокислот и глицерина, минимальное количество
углеводов суточного рациона не должно быть ниже
50–60 г Дальнейшее снижение количества углеводов
ведет к резким нарушениям метаболических
процессов.

Избыточное потребление углеводов
ведет к ожирению. При построении пищевых
рационов чрезвычайно важно не только
удовлетворить потребности человека в
необходимом количестве углеводов, но и подобрать
оптимальные соотношения качественно различных
типов углеводов. Наиболее важно учитывать
соотношение в рационе легкоусвояемых углеводов
(Сахаров) и медленно всасывающихся (крахмал,
гликоген). При поступлении с пищей значительных
количеств Сахаров они не могут полностью
откладываться в виде гликогена, и их избыток
превращается в триглицериды, способствуя
усиленному развитию жировой ткани. Повышенное
содержание в крови инсулина способствует
ускорению этого процесса, поскольку инсулин
оказывает мощное стимулирующее действие на
жироотложение.

В отличие от Сахаров крахмал и
гликоген медленно расщепляются в кишечнике.
Содержание сахара в крови при этом нарастает
постепенно. В связи с этим целесообразно
удовлетворять потребности в углеводах в
основном за счет медленно всасывающихся
углеводов. На их долю должно приходиться 80–90% от
общего количества потребляемых углеводов.
Ограничение легкоусвояемых углеводов
приобретает особое значение для тех, кто
страдает атеросклерозом, сердечно-сосудистыми
заболеваниями, сахарным диабетом, ожирением.

Углеводы (сахара) – органические
вещества, состав которых выражается формулой
Сх(Н2О)у, где х и у > 3.

Углеводы содержатся в клетках
растительных и животных организмов и по массе
составляют основную часть органического
вещества на Земле. Эти соединения образуются
растениями в процессе фотосинтеза из
углекислого газа и воды. Животные организмы не
способны синтезировать углеводы и получают их с
растительной пищей. Фотосинтез можно
рассматривать как процесс восстановления СО2 с
использованием солнечной энергии. Эта энергия
освобождается в животных организмах в
результате метаболизма углеводов, который
заключается, с химической точки зрения, в их
окислении.

По способности к гидролизу углеводы
делятся на простые –

моносахариды и сложные –
олигосахариды и полисахариды. Моносахариды не
гидролизуются с образованием более простых
углеводов. Сложные углеводы гидролизуются до
моносахаридов, В молекулах олигосахаридов
содержится от 2 до 10 моносахаридных остатков, в
полисахаридах – от 10 до 3000-5000.

Гликемический индекс продуктв

Углеводы хороши на вкус, помогают
достичь феноменальной “накачки” мышц и, как все
полагают, являются наиболее здоровым из всех
питательных веществ.

А каковы же недостатки углеводов?

Обратной стороной медали тут является
накопление жира. Постоянная диета с
преобладанием углеводов стимулирует
высвобождение инсулина, что, в свою очередь,
вызывает подъем уровня жира в организме.
Искусство в том, чтобы найти верное соотношение
между их типом и временем приема, так как не все
углеводы одинаковы. Потребление большого
количества “неправильных” углеводов в
“неверное” время дня может превратить даже
генетически одаренного атлета в подобие
заплывшего жиром эндоморфа. Попробуем
предложить эффективный метод употребления
углеводов, легко вписывающийся в определенного
типа углеводов в определенное время. Такая
стратегия позволит добиться максимальной
“сухой” мышечной массы при минимальном
количестве жира.

Если вы хотите сбросить вес, то
продукты из левой колонки /с высоким
гликемическим индексом/ лучше употреблять реже,
из правой /с низким гликемическим индексом/ чаще.
При наборе веса – соответственно наоборот режим
дня. Как уже упоминалось, это потребление (см. Приложение 3, 4).

В чем вина углеводов?

Углеводы – питательные вещества с
энергетической ценностью 4,1 килокалории на
грамм. То есть именно это количество энергии
освобождается при расщеплении в организме
одного грамма сахара. Зачем нам нужна энергия, я
думаю, уже объяснять не надо. Есть у углеводов еще
одно довольно важное свойство. Они могут
расщепляться и давать энергию даже в отсутствии
кислорода.

В общем-то считается доказанным, что
избыточное потребление мучного и сладкого
связано с появлением избыточного веса. Другими
словами, чем больше человек ест углеводов, тем с
большей вероятностью он будет иметь лишние
килограммы. Но почему? Долгое время механизм
развития тучности при злоупотреблении
углеводами видели в их принципиальной
возможности перестраиваться в организме в жир.
Действительно, давно известно, что организм не
создает запасов углеводов. Вернее создает, но
очень небольшие. Весь запас углеводов
исчерпывается 60-80 граммами гликогена (животного
крахмала) в печени и примерно таким количеством в
мышцах. Это примерно 600 килокалорий – четверть, а
то и одна пятая того, что человеку нужно на день.
Столько же углеводов, для справки, содержится в 250
г белого хлеба. Казалось очень логичным, что
организм, не в силах резервировать большие
количества углеводов, перестраивает их избыток в
жир и уже в виде жира депонирует. Тем более,
повторяю, принципиально такая возможность
существует, то есть имеются ферментативные
цепочки, которые могут из фрагментов молекул
углеводов строить молекулы жира. Выяснилось, что
жир из углеводов мы строим только при очень
большом одномоментном потреблении последних.
Очень большом, порядка 300-500г. Много это или мало?
Попробуйте съесть в течении часа полкило сахара,
как раз и получится 500 г углеводов. В обычной
жизни такого практически не бывает.

Кстати, вопрос, а чем же в повседневной
жизни человека регулируется аппетит и
потребление пищи, давно уже интересует ученых. В
настоящее время наибольшим признанием
пользуется гипотеза, что аппетит на прямую
связан с содержанием глюкозы в крови и гликогена
в печени. Когда уровень сахара в крови снижается,
появляется голод, когда повышается – чувство
сытости. После употребления сахара уровень
глюкозы в крови повышается до максимума в
течении получаса-часа. Вот почему сладкое,
принятое за 20 минут до еды может существенно
повлиять на аппетит.

Оказалось, что потребление углеводов в
данный день существенно зависит от того, сколько
их было съедено на кануне. Если в предыдущий день
вы съели много мучного и сладкого, запасы
гликогена в вашем организме значительные и,
логично, что сегодня углеводов вы не сможете
съесть много, да и не захотите.

А куда деваются углеводы, содержащиеся
в пище. Большей частью они идут на окисление, то
есть на образование энергии. Если в пище
углеводов все-таки много, то и горение это
усиливается. Многим из вас знакомо чувство тепла,
охватывающее нас после обильной и сытной еды. Это
«горят» углеводы.

Отсюда выводы:

• организм человека в обычных условиях не
  использует углеводы для построения жира;
• потребление углеводов довольно жестко
  контролируется организмом, что существенно
  снижает вероятность их переедания.

В чем необходимость углеводов.

Бич неправильно информированных
людей, сидящих на диете, углеводы, на самом деле
являются главным поставщиком энергии для нашего
организма. Во время пищеварения основные виды
углеводов, крахмалы и сахара, распадаются на
глюкозу, более известную как сахар

крови. Глюкоза крови обеспечивает
необходимой энергией наш мозг и центральную
нервную систему.

Углеводы необходимы в ежедневном
рационе, чтобы белок, нужный для построения
тканей, не растрачивался в качестве источника
энергии, там где он нужен для восстановления. У
них такая же калорийность, как и у белка. Если вы
употребляете слишком много углеводов, больше,
чем может преобразоваться в глюкозу или гликоген
(который откладывается в печени и мышцах), то в
результате, как нам всем слишком хорошо известно,
образуется жир. Когда телу нужно больше топлива,
жир преобразуется обратно в глюкозу, и вес тела
снижается.

Не относитесь к углеводам слишком
пренебрежительно. Они в такой же степени
необходимы для здоровья, как и остальные
питательные вещества, и в грамме углеводов
содержатся те же 4 калории, что и в грамме белка.
Хотя не существует официальных норм потребления
углеводов, рекомендуется минимум в 50 г в день,
чтобы избежать кетоза, кислого состояния крови,
которое может развиться, если для образования
энергии используются преимущественно запасы
жира.

Приложения

Как считать ХЕ при сахарном диабете 1 и 2 типа?

По многочисленным просьбам начинаем чаще освещать вопросы подсчёта хлебных единиц (ХЕ).
И перво-наперво разберём, как можно считать ХЕ. Если вы с диабетом недавно, информация вам наверняка пригодится!

В России принято считать еду в хлебных единицах (ХЕ). Это проще, чем считать в граммах углеводов, и позволяет считать углеводы на глаз в ситуациях, когда под рукой нет весов.

За 1 ХЕ вы можете брать 10, 11 или 12 г углеводов. Ваш выбор значительно повлияет на расчёт итоговой дозы.
Например, вы хотите батончик, в котором 18 г углеводов. Если в вашей хлебной единице 10 г, то батончик выходит почти на 2 ХЕ; если 12 г — то для вас в нём ровно 1,5 ХЕ и совсем другая доза инсулина.

---

Как правильно считать ХЕ в продуктах и блюдах?

Способ 1: Старый-добрый подсчёт ХЕ на глаз

В больнице при выписке часто дают таблицы, где указано, что 1ХЕ — это кусочек хлеба, 12 вишен, 2 ложки каши или стакан молока. Те, кто с диабетом давно, наверняка помнят, что такие таблицы долго были чуть ли не единственным способом посчитать еду, которая не продаётся в упаковке с точным указанием углеводов.

Подсчёт на глаз удобен, когда под рукой нет весов (в гостях или в кафе), но в целом он слишком примерный, чтобы полагаться на него постоянно. Одну и ту же крупу можно сварить так, что в двух ложках будет намного больше 1 ХЕ, а кусочек хлеба или «небольшое яблоко» — понятия настолько размытые, что с дозой можно сильно промахнуться.

Способ 2: Считать углеводы по весу отдельного продукта. Этот способ уже более точен.

Вы взвешиваете тот же хлеб или варёную гречку и высчитываете ХЕ исходя из веса, а не примерного размера порции. Для готовых порционных продуктов вроде злаковых батончиков, снеков (чипсы, сухарики), печенюшек и напитков расчёты ещё проще — мы точно знаем, сколько весит продукт в пачке и без проблем считаем ХЕ.

Для подсчёта используем обычную формулу пропорций.
Пример: в 100г Чокопая — 73 г углеводов; один Чокопай весит 30 г. Подставляем формулу:
(73/100)*30 = 21,9 г.
Можно быстро считать в уме, убрав лишние ноли. Например, вот так:
7,3 * 3 = 21,9, где 7,3 — углеводы в 10 г чокопая, а 3 — количество раз по 10 грамм в одном чокопае. Можно считать и так: 73 * 0,3 = 21,9. В общем, считайте, как вам удобнее 🙂

Иногда заботливые производители указывают количество углеводов не только на 100г, но и на 1 порцию, что совсем облегчает подсчёт дозы инсулина. Мы очень ценим такую заботу, поэтому с удовольствием добавляем в наш ассортимент снеки таких марок марок как Bombbar и Дары Памира, в которых указано количество углеводов на порцию.

Способ 3: Считать сухие ингредиенты будущего блюда (подойдёт только для домашних блюд)
Вы взвешиваете исходные продукты, считаете в каждом количество углеводов Способом 2, складываете и сумму делите на порции готового блюда.

Например, вы готовите утреннюю кашу. У вас получилось 35 грамм сухой овсяной крупы, 100мл молока и вода на глаз. Количество воды может повлияет на вес готовой каши и на итоговую дозу, если считать ложками. Но вам это нестрашно, ведь количество углеводов в порции вы уже знаете.

То же справедливо для пирогов, оладьев и прочей выпечки — вы просто делите общее количество углеводов в тесте на количество кусков или штук.

Способ 4: Использование специальных весов для подсчета ХЕ в продуктах

Этот способ очень удобен для тех, кто заболел совсем недавно и испытывает трудности при подсчётах. Также весами удобно пользоваться детям с диабетом. Для того, чтобы узнать количество ХЕ в определенном продукте, нужно просто положить продукт на весы и ввести цифровой код продукта. На экране будет показано количество ХЕ именно в том продукте, который лежит на весах.

Необходимо иметь ввиду, что производителями принимается 1ХЕ=12 гр. углеводов. Если в Вашей хлебной единице 10 углеводов, то весами тоже будет удобно пользоваться, так как можно смотреть на окошко «Углеводы». Выбрать весы можно на любой вкус — плоские с сенсорным экраном Beurer DS61 или весы с чашей и простыми кнопками Sanitas SDS64

Существует много сервисов подсчёта углеводов в сложных блюдах. Но как подсказывают нам подписчики, они могут подводить. Поэтому внимательно следите за сахарами и по необходимости вносите коррективы в подсчёты в следующий раз.

Напоследок отметим, что в реальности мы пользуемся всеми тремя способами в зависимости от ситуации и наших возможностей.

Хоть взвешивание продуктов — способ самый точный, нет ничего страшного в том, чтобы иногда посчитать на глаз. Чем чаще вы взвешиваете, тем точнее со временем считаете на глаз.

Желаем вам точных доз и хороших сахаров 🙂

 

 

6. Углеводы, их классификация, свойств, применение.

Общая формула углеводов – Cn(h3O)m.

Углеводы делятся на 2 группы:1. Моносахориды (молозы), -простейшие углеводы, не гидролизующиеся с образованием более простых углеводов — обычно представляют собой бесцветные, легко растворимые в воде, плохо — в спирте и совсем нерастворимые в эфире, твёрдые прозрачные органические соединения

2 Полисахориды (полилозы), которые тоже делятся на 2 группы 1. Олигосахориды (низкомолекулярныеполисахориды)- свекловичный сахар. 2. Высокомолекулярные полисахориды- крахмал целлюлоза.

Общая формула углеводов – Cn(h3O)m.

Свойства:

• Моносахоридыхорошо растворимы в воде и нерастворимы в неполярных органических растворителях (бензоле, петролейном эфире и др.)Концентрированные растворы сахаров в воде называются сиропами.
•  полисахариды в чистом виде представляют собой белые аморфные вещества. Высокомолекулярные полисахариды плохо растворимы в воде, а если растворимы, то образуют суспензии и мутные коллоидные растворы (раствор крахмала в воде — клейстер).

Биологическая роль углеводовв живых организмах чрезвычайно многообразна. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и служат исходными соединениями для биосинтеза разнообразных гликозидов, полисахаридов, а также веществ др. классов (аминокислот, жирных кислот, полифенолов и т.д.)

Практическое значение.углеводов составляют большую (часто основную) часть пищевого рациона человека. В связи с этим они широко используются в пищевой и кондитерской промышленности (крахмал, сахароза, пектиновые вещества). Их превращения при спиртовом брожении лежат в основе процессов получения этилового спирта, пивоварения, хлебопечения; др. типы брожения позволяют получить глицерин, молочную, лимонную, глюконовую кислоты и др. вещества. Глюкоза, аскорбиновая кислота, сердечные гликозиды, углеводсодержащие антибиотики, гепарин широко применяются в медицине. Целлюлоза служит основой текстильной промышленности, получения искусственного целлюлозного волокна, бумаги, пластмасс, взрывчатых веществ и др.

100 ballov.kz образовательный портал для подготовки к ЕНТ и КТА

В 2021 году казахстанские школьники будут сдавать по-новому Единое национальное тестирование. Помимо того, что главный школьный экзамен будет проходить электронно, выпускникам предоставят возможность испытать свою удачу дважды. Корреспондент zakon.kz побеседовал с вице-министром образования и науки Мирасом Дауленовым и узнал, к чему готовиться будущим абитуриентам.

— О переводе ЕНТ на электронный формат говорилось не раз. И вот, с 2021 года тестирование начнут проводить по-новому. Мирас Мухтарович, расскажите, как это будет?

— По содержанию все остается по-прежнему, но меняется формат. Если раньше школьник садился за парту и ему выдавали бумажный вариант книжки и лист ответа, то теперь тест будут сдавать за компьютером в электронном формате. У каждого выпускника будет свое место, огороженное оргстеклом.

Зарегистрироваться можно будет электронно на сайте Национального центра тестирования. Но, удобство в том, что школьник сам сможет выбрать дату, время и место сдачи тестирования.

Кроме того, в этом году ЕНТ для претендующих на грант будет длиться три месяца, и в течение 100 дней сдать его можно будет два раза.

— Расскажите поподробнее?

— В марте пройдет тестирование для желающих поступить на платной основе, а для претендующих на грант мы ввели новые правила. Школьник, чтобы поступить на грант, по желанию может сдать ЕНТ два раза в апреле, мае или в июне, а наилучший результат отправить на конкурс. Но есть ограничение — два раза в один день сдавать тест нельзя. К примеру, если ты сдал ЕНТ в апреле, то потом повторно можно пересдать его через несколько дней или в мае, июне. Мы рекомендуем все-таки брать небольшой перерыв, чтобы еще лучше подготовиться. Но в любом случае это выбор школьника.

— Система оценивания останется прежней?

— Количество предметов остается прежним — три обязательных предмета и два на выбор. Если в бумажном формате закрашенный вариант ответа уже нельзя было исправить, то в электронном формате школьник сможет вернуться к вопросу и поменять ответ, но до того, как завершил тест.

Самое главное — результаты теста можно будет получить сразу же после нажатия кнопки «завершить тестирование». Раньше уходило очень много времени на проверку ответов, дети и родители переживали, ждали вечера, чтобы узнать результат. Сейчас мы все автоматизировали и набранное количество баллов будет выведено на экран сразу же после завершения тестирования.
Максимальное количество баллов остается прежним — 140.

— А апелляция?

— Если сдающий не будет согласен с какими-то вопросами, посчитает их некорректными, то он сразу же на месте сможет подать заявку на апелляцию. Не нужно будет ждать следующего дня, идти в центр тестирования, вуз или школу, все это будет электронно.

— С учетом того, что школьникам не придется вручную закрашивать листы ответов, будет ли изменено время сдачи тестирования?

— Мы решили оставить прежнее время — 240 минут. Но теперь, как вы отметили, школьникам не нужно будет тратить час на то, чтобы правильно закрасить лист ответов, они спокойно смогут использовать это время на решение задач.

— Не секрет, что в некоторых селах и отдаленных населенных пунктах не хватает компьютеров. Как сельские школьники будут сдавать ЕНТ по новому формату?

— Задача в том, чтобы правильно выбрать время и дату тестирования. Центры тестирования есть во всех регионах, в Нур-Султане, Алматы и Шымкенте их несколько. Школьники, проживающие в отдаленных населенных пунктах, как и раньше смогут приехать в город, где есть эти центры, и сдать тестирование.

— На сколько процентов будет обновлена база вопросов?

— База вопросов ежегодно обновляется как минимум на 30%. В этом году мы добавили контекстные задания, то что школьники всегда просили. Мы уделили большое внимание истории Казахстана и всемирной истории — исключили практически все даты. Для нас главное не зазубривание дат, а понимание значения исторических событий. Но по каждому предмету будут контекстные вопросы.

— По вашему мнению система справится с возможными хакерскими атаками, взломами?

— Информационная безопасность — это первостепенный и приоритетный вопрос. Центральный аппарат всей системы находится в Нур-Султане. Связь с региональными центрами сдачи ЕНТ проводится по закрытому VPN-каналу. Коды правильных ответов только в Национальном центре тестирования.

Кроме того, дополнительно через ГТС КНБ (Государственная техническая служба) все тесты проходят проверку на предмет возможного вмешательства. Здесь все не просто, это специальные защищенные каналы связи.

— А что с санитарными требованиями? Нужно ли будет школьникам сдавать ПЦР-тест перед ЕНТ?

— ПЦР-тест сдавать не нужно будет. Требование по маскам будет. При необходимости Центр национального тестирования будет выдавать маски школьникам во время сдачи ЕНТ. И, конечно же, будем измерять температуру. Социальная дистанция будет соблюдаться в каждой аудитории.

— Сколько человек будет сидеть в одной аудитории?

— Участники ЕНТ не за семь дней будут сдавать тестирование, как это было раньше, а в течение трех месяцев. Поэтому по заполняемости аудитории вопросов не будет.

— Будут ли ужесточены требования по дисциплине, запрещенным предметам?

— Мы уделяем большое внимание академической честности. На входе в центры тестирования, как и в предыдущие годы, будут стоять металлоискатели. Перечень запрещенных предметов остается прежним — телефоны, шпаргалки и прочее. Но, помимо фронтальной камеры, которая будет транслировать происходящее в аудитории, над каждым столом будет установлена еще одна камера. Она же будет использоваться в качестве идентификации школьника — как Face ID. Сел, зарегистрировался и приступил к заданиям. Мы применеям систему прокторинга.

Понятно, что каждое движение абитуриента нам будет видно. Если во время сдачи ЕНТ обнаружим, что сдающий использовал телефон или шпаргалку, то тестирование автоматически будет прекращено, система отключится.

— А наблюдатели будут присутствовать во время сдачи тестирования?

— Когда в бумажном формате проводили ЕНТ, мы привлекали очень много дежурных. В одной аудитории было по 3-4 человека. При электронной сдаче такого не будет, максимум один наблюдатель, потому что все будет видно по камерам.

— По вашим наблюдениям школьники стали меньше использовать запрещенные предметы, к примеру, пользоваться телефонами?

— Практика показывает, что школьники стали ответственнее относиться к ЕНТ. Если в 2019 году на 120 тыс. школьников мы изъяли 120 тыс. запрещенных предметов, по сути у каждого сдающего был телефон. То в прошлом году мы на 120 тыс. школьников обнаружили всего 2,5 тыс. телефонов, и у всех были аннулированы результаты.

Напомню, что в 2020 году мы также начали использовать систему искусственного интеллекта. Это анализ видеозаписей, который проводится после тестирования. Так, в прошлом году 100 абитуриентов лишились грантов за то, что во время сдачи ЕНТ использовали запрещенные предметы.

— Сколько средств выделено на проведение ЕНТ в этом году?

Если раньше на ЕНТ требовалось 1,5 млрд тенге из-за распечатки книжек и листов ответов, то сейчас расходы значительно сокращены за счет перехода на электронный формат. Они будут, но несущественные.

— Все-таки почему именно в 2021 году было принято решение проводить ЕНТ в электронном формате. Это как-то связано с пандемией?

— Это не связано с пандемией. Просто нужно переходить на качественно новый уровень. Мы апробировали данный формат на педагогах школ, вы знаете, что они сдают квалификационный тест, на магистрантах, так почему бы не использовать этот же формат при сдаче ЕНТ. Тем более, что это удобно, и для школьников теперь будет много плюсов.

Глюкоза: формула, строение и свойства

 

Строение глюкозы

 

Название «углеводы» сохранилось с тех времен, когда строение этих соединений еще не было известно, но был установлен их состав, которому соответствует формула Cn(H₂O)_m. Поэтому углеводы относили к гидратам углерода, т.е. к соединениям углерода и воды – «углеводам». В наше время большинство углеводов выражают формулой C_nH_2nO_n.

1. Углеводы используются с глубокой древности — самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был мёд.

2. Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.

3. Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом.

4. Крахмал был известен ещё древним грекам.

5. Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.

6. Термин слова “сладкий” и окончание — оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком Ж. Дюла в 1838 г. Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к углеводам.

7. В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала, а впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцемус в 1837 г. С₆Н₁₂О₆

8. Синтез углеводов из формальдегида в присутствии Са(ОН)₂ был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.
Глюкоза является бифункциональным соединением, т.к. содержит функциональные группы – одну альдегидную и 5 гидроксильных. Таким образом, глюкоза — многоатомный альдегидоспирт.

Структурная формула глюкозы имеет вид:

Сокращённая формула имеет вид:

Молекула глюкозы может существовать в трех изомерных формах, причем две из них являются циклическими, одна – линейной.

Все три изомерных формы находятся в динамическом равновесии между собой:

циклическая [(альфа-форма) (37%)] <—> линейная (0,0026%) <—> циклическая [(бета-форма) (63%)]

Циклические альфа- и бета- формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В альфа-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН₂ОН, в бета-глюкозе – в цис-положении.

  Химические свойства глюкозы: 

 Свойства, обусловленные наличием альдегидной группы: 

1. Реакции окисления:

а) с Cu(OH)₂:

C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂↓ ——> ярко-синий раствор

2.Реакция восстановления:
c водородом H₂:

В этой реакции может принимать участие лишь линейная форма глюкозы.

Свойства обусловленные наличием нескольких гидроксильных групп (ОН):

1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами):

2. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди (II) c образованием алкоголята меди (II):

Специфические свойства глюкозы

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
а) спиртовое брожение (под действием дрожжей):

б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий):

в) уксуснокислое брожение:

г) лимоннокислое брожение:

д) ацетон-бутанольное брожение:

Получение глюкозы

1.Синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция (ре-акция Бутлерова):

2. Гидролиз крахмала (реакция Киргофа):

Биологическое значение глюкозы, её применение

Глюкоза — необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс — жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мышцам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую секунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива.

Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов. В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:

 

 

 

Углеводы

Углеводы

Углеводы
– это соединения, содержащие в своём составе атомы углерода, водорода и
кислорода. Причём атомы водорода и кислорода  находятся
в них в таком же соотношении, как и в молекуле воды: 2 : 1. Поэтому их и
называют углеводами. Для большинства этих соединений применима формула C_n(H₂O)_m.

В
этом можно легко убедиться. Для этого следует нагреть немного сахара в
пробирке, сахар начинает плавиться, приобретает коричневую окраску, потом
чернеет и после сильного прокаливания остаётся почти чистый углерод, а в
верхней части пробирки конденсируются капельки воды.

Углеводы
разделяют на три группы: моносахариды (глюкоза, фруктоза), дисахариды
(сахароза) и полисахариды (крахмал, целлюлоза).

Моносахариды
в водных растворах не гидролизуются. Представителем
моносахаридов является глюкоза – С₆Н₁₂О₆.
Своё название она получила от греческого слова гликос – «сладкий».
Глюкоза очень распространена в природе. Она обуславливает сладкий вкус плодов и
ягод. Особенно много её в соке винограда, поэтому её ещё называют «виноградным
сахаром». В организме человека и животного глюкоза содержится в крови и
лимфе.

Глюкоза
представляет
собой белый мелкокристаллический порошок без запаха, хорошо растворимый в воде.
Она имеет сладкий вкус.

По
своим свойствам глюкоза является альдегидоспиртом.

То
есть она даёт и реакции на альдегиды и реакции на многоатомные спирты.
Если в раствор медного купороса добавить несколько капель щёлочи, то
образуется осадок голубого цвета – это гидроксид меди (II),
а затем сюда же добавить столько же раствора глюкозы и слегка взболтать,
то раствор приобретает ярко-синюю окраску. Таки образом, глюкоза даёт
качественную реакцию по аналогии с многоатомными спиртами.

Если
к аммиачному раствору оксида серебра (I)
добавить раствор глюкозы и смесь нагреть на пламени спиртовки, то
на стенках пробирки можно увидеть серебро. Таким образом, глюкоза даёт
качественную реакцию на альдегиды – реакцию «серебряного зеркала».

Глюкоза
является основным источником энергии в клетке, поэтому её
широко используют в лечебных целях. Глюкоза является основным веществом при
получении спирта, молочной кислоты, уксусной кислоты, лимонной и аскорбиновой
кислоты, витаминов. Её применяют в качестве заменителя тростникового сахара.
Для этих целей используют патоку – сиропообразную массу, получаемую при
гидролизе крахмала. Глюкозу используют при получении карамели, мармелада,
помадки. Её используют при изготовлении  зеркал и ёлочных украшений
(серебрение).

Другим
моносахаридом является фруктоза – С₆Н₁₂О₆.
Она содержится во многих фруктах, поэтому её называют фруктовым сахаром.
В пчелином мёде её содержание достигает пятидесяти процентов. Фруктоза гораздо
слаще глюкозы. В сладких яблоках, грушах, и арбузах фруктозы содержится в два
раза больше, чем глюкозы.

 

К
дисахаридам относится сахароза – С₁₂Н₂₂О₁₁.  
Дисахариды гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов. При
её гидролизе образуется глюкоза и фруктоза.

Сахароза
– бесцветное кристаллическое вещество с температурой плавления от 160 до 185 ⁰С,
хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус. Расплавленная сахароза при
застывании превращается в смесь аморфных веществ – карамель, а при
вливании на вращающийся холодный барабан превращается в сахарную вату.

Под
действием концентрированной серной кислоты сахароза способна отщеплять воду с
образованием продуктов чёрного цвета, имеющих сложное циклическое строение.

В
природе сахароза находится в соке растений: в свёкле
(20%), в сахарном тростнике (25%). Сахароза представляет собой кристаллическое
вещество, растворимое в воде, имеет сладкий вкус.

Сахарозу
получают из сахарной свёклы. Для этого свёклу измельчают,
обрабатывают горячей водой, а затем раствор фильтруют. Сахар переходит в
раствор, где ещё содержатся белки, соли, органические кислоты. Для их удаления
раствор нагревают с известковым молоком. При этом белковые вещества оседают,
органические кислоты выпадают в осадок в виде нерастворимых солей кальция, а
сахароза образует растворимую соль кальция. Её отфильтровывают и из
отфильтрованного раствора сахар выпаривают до кристаллизации.

Производство
сахарозы из сахарной свёклы началось полтора века назад во Франции. С
сахарозой человек знаком с незапамятных времён, за много столетий до н.э. Александр
Македонский знал, что в Индии растёт тростник, из которого можно
получить «мёд» без помощи пчёл.

Жители
африканского континента извлекали сахарозу из пальмового сока, а североамериканские
индейцы – из кленового.

Сахароза
является важным продуктом питания, а также используется
для приготовления некоторых лекарственных веществ и сиропов. Смесь глюкозы и фруктозы,
получающаяся после кислотного гидролиза сахарозы, называют искусственным
мёдом и используют в пищевой промышленности.

 

Полисахариды
гидролизуются с образованием множества молекул моносахаридов.
К ним относится крахмал и целлюлоза. Состав полисахаридов – (С₆Н₁₀О₅)_n.

Крахмал,
как и глюкоза образуется в результате процесса фотосинтеза.
В результате чего из углекислого газа и воды при участии хлорофилла образуется
глюкоза и кислород. Крахмал накапливается как резервный питательный материал в
зёрнах злаков, клубнях картофеля, семенах. Например, клубни картофеля содержат
до 24% крахмала, зёрна пшеницы – до 64%, риса – 75%, кукурузы – 70%.

Крахмал
– белый аморфный порошок.

Это
полимер, макромолекулы которого имеют линейную и разветвленную форму.

В
воде крахмал набухает, а потом образует крахмальный клейстер. Если насыпать в
пробирку крахмала, прилить к нему воды и хорошо взболтать, а затем это
содержимое влить в стакан с горячей водой, то можно наблюдать образование крахмального
клейстера.

Крахмал
даёт характерное синее окрашивание с раствором йода. В пробирку нальём
немного крахмального клейстера и добавим каплю спиртового раствора йода. При
этом мы можем наблюдать появление синей окраски. Попробуем нагреть эту смесь,
постепенно, как видите,  синяя окраска исчезает. После чего, если охладить
эту смесь, то она опять станет синего цвета.

При гидролизе крахмала
образуется глюкоза. В промышлености этим методом получают
глюкозу и декстрины, которые применяю в качестве клеев, для производства
патоки. Долгое время крахмал был основным сырьём при получении этилового
спирта.

Крахмал используется
в парфюмерной и текстильной промышленности, в медицине для приготовления
присыпок, медицинских паст, при приготовлении таблеток, капсул для
лекарств.  

Целлюлоза
– другой представитель полисахаридов. Она является основным компонентом
оболочек растительных клеток и пидаёт им механическую прочность.

Волокна
хлопка содержат 90-95% целлюлозы. Гигроскопичная вата и фильтровальная бумага –
это почти чистая целлюлоза. Целлюлоза – полимер с линейными макромолекулами.

Целлюлоза
– вещество линейного строения. 

Она
представляет собой белое аморфное вещество. Она не растворяется нив воде, ни в
обычных органических растворителях. При нагревании целлюлоза обугливается и образует
различные смеси органических соединений. При гидролизе целлюлозы образуется
глюкоза.

Волокна
льна, хлопка, конопли в основном состоят из целлюлозы (до 99%), а вдревесине
она составляет около 50% в расчёте на сухое вещество.

Огромное
количество целлюлозы расходуется на производство бумаги.
При этом получается дополнительный раствор, который содержит сахаристые
вещества и который подвергают спиртовому брожению. Таким образом получают технический
этиловый спирт.

Из
целлюлозы получают коллодий (для заклеивания небольших ран), нитролаки и
краски, взрывчатые вещества (нитроцеллюлозу), ацетатный шёлк.

Целлюлозу
используют с строительном деле и как топливо (древесина). В
виде волокнистых материалов (лён, хлопок, конопля) она идёт на изготовление
тканей. Из целлюлозы получают бумагу, картон, вату. Она служит сырьём для
получения искусственного шёлка и корма скота, киноплёнки и клея.

В организме человека
нет ферментов, способных превратить целлюлозу в глюкозу,
поэтому она не усваивается организмом. Такие ферменты присутствуют в
пищеварительной системе жвачных животных (коров, лошадей),
муравьёв-древоточцев.

Таким
образом, углеводы делят на моносахариды, дисахариды и полисахариды. К
моносахаридам относят глюкозу и фруктозу. Глюкоза – это альдегидоспирт и она даёт
качественные реакции на многоатомные спирты и на альдегиды. Фруктоза также
является моносахаридом и имеет такую же молекулярную формулу, как и глюкоза – С₆Н₁₂О₆.
Представителем дисахаридов является сахароза, при гидролизе которой образуется
глюкоза и фруктоза. Молекулярная формула сахарозы – С₁₂Н₂₂О₁₁. К полисахаридам относятся крахмал и целлюлоза. Крахмал
состоит из молекул глюкозы. Качественной реакцией на крахмал является реакция с
йодом. Целлюлоза – линейный полисахарид. При гидролизе целлюлозы образуется
глюкоза. Углеводы применяют во многих областях народного хозяйства.

Определение углеводов и примеры — Биологический онлайн-словарь

Углеводы
существительное
множественное число: углеводы
[car · bo · hy · drate, kɑːbəʊˈhaɪdɹeɪt]
Определение: любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода, и кислород, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n

Определение углеводов

Биомолекула относится к любой молекуле, которая производится живыми организмами. организмы.Таким образом, большинство из них являются органическими молекулами. Четыре основные группы биомолекул включают аминокислоты и белки, углеводы (особенно полисахариды), липиды и нуклеиновые кислоты. Углевод относится к любой группе органических соединений, состоящей из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n . Углеводы являются наиболее распространенными среди основных классов биомолекул.

Углеводы (биологическое определение): любые органические соединения из группы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ О) _н. . Синонимы: сахарид, карб.

Характеристики углеводов

Углеводы — это органические соединения. Органическое соединение — это соединение, которое, как правило, содержит углерод, ковалентно связанный с другими атомами, особенно углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H). Углеводы являются примером многих типов органических соединений. Его четыре основных составляющих элемента — это углерод, водород, кислород и азот. Большинство из них следуют общей формуле: C _n (H ₂ O) _n , откуда они и получили свое название, углеводов (что означает гидратов углерода ).Это потому, что отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2: 1. Однако не все углеводы соответствуют этой формуле. По сути, это органические соединения, которые представляют собой альдегиды или кетоны с добавлением многих гидроксильных групп, обычно на каждый атом углерода, не являющийся частью функциональной группы альдегида или кетона.

Углеводы — это биомолекулы, богатые энергией . Они являются одними из основных питательных веществ, необходимых многим живым организмам, поскольку обеспечивают организм источником химической энергии.АТФ — это химическая энергия, вырабатываемая в ходе метаболических процессов клеточного дыхания. Вкратце, глюкоза (моносахарид) «сбивается» для извлечения энергии, в первую очередь, в форме АТФ. Во-первых, ряд реакций приводит к превращению глюкозы в пируват. Затем он использует пируват, превращая его в ацетилкофермент А для окисления посредством циклической реакции, управляемой ферментами, которая называется цикл Кребса . Наконец, каскад реакций ( окислительно-восстановительных реакций, ) с участием цепи переноса электронов приводит к производству АТФ (через хемиосмос). ¹ Молекулы глюкозы, используемые в гликолизе, происходят из углеводосодержащей диеты. Сложные углеводы расщепляются на более простые моносахариды, такие как глюкоза, путем осахаривания во время пищеварения.
Углеводы — один из основных источников питания животных, в том числе человека. Однако многие другие углеводы находятся в форме волокон. И как клетчатка, она с трудом переваривается людьми. Обычно волокнистые углеводы включают слизи, пектины, камеди и нерастворимые компоненты, такие как те, которые содержатся в лигнине и целлюлозе.Жвачные животные, такие как крупного рогатого скота , овец , оленей и коз , способны переваривать растительные материалы, которые в противном случае неперевариваются человеком. Некоторые симбиотические бактерии (например, Ruminococcus , Fibrobacter , Streptococcus , Escherichia ) обитают в их рубце, которые могут разлагать целлюлозные материалы до более простых углеводов для жвачных животных.

Классификация углеводов

Многие углеводы представляют собой полимеры .Полимер представляет собой соединение, состоящее из нескольких повторяющихся звеньев ( мономеров, ) или протомеров и полученное путем полимеризации . Сахарид — структурная (мономерная) единица углеводов. Углеводы можно разделить на моносахаридов , дисахаридов , олигосахаридов и полисахаридов в зависимости от количества сахаридных единиц.
Самый фундаментальный тип — это простые сахара, называемые моносахаридами .Эти простые сахара могут сочетаться друг с другом, образуя более сложные типы. Примерами являются глюкоза , галактоза и фруктоза . Комбинация двух простых сахаров называется дисахаридом . Примерами являются сахароза , мальтоза и лактоза . Углеводы, состоящие из трех-десяти простых сахаров, называются олигосахаридами . Примерами являются рафиноза , мальтотриоза и мальтотетраоза .Углеводы, состоящие из нескольких сахаридных единиц, называются полисахаридами . Когда полисахарид состоит из сахаридных единиц одного и того же типа, он упоминается как гомополисахарид (или гомогликан), тогда как полисахарид состоит из более чем одного типа сахаридов, он называется гетерополисахаридом (или гетерогликаном). Примерами полисахаридов являются крахмал , целлюлоза и гликоген .
С точки зрения питания углеводы подразделяются на две основные группы пищевых продуктов: простые и сложные . Простые углеводы — иногда называемые просто «сахаром» — это углеводы, которые легко перевариваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы — это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови.

Функции углеводов

Как отмечалось ранее, одна из основных функций углеводов — обеспечивать организм энергией.В частности, моносахариды являются основным источником энергии для обмена веществ. Когда они еще не нужны, они превращаются в полисахариды, запасающие энергию, такие как крахмал у растений и гликоген у животных.

В растениях крахмал содержится в амилопластах в клетках различных органов растений, например плоды, семена, корневища и клубни. У животных гликоген накапливается в печени и мышечных клетках.
Кроме того, углеводы также являются важными структурными компонентами.

На клеточном уровне полисахариды (например, целлюлоза ) являются составными частями клеточных стенок растительных клеток и многих водорослей . Клетки без клеточных стенок более подвержены структурным и механическим повреждениям. У растений клеточная стенка предотвращает разрыв клетки в гипотоническом растворе.

Осмотическое давление заставляет воду диффундировать в клетку. Клеточная стенка сопротивляется осмотическому давлению и тем самым предотвращает разрыв клетки.

В стенках бактериальных клеток структурный углевод является мышиным, тогда как в грибах полисахарид хитин является компонентом клеточной стенки.У некоторых бактерий есть полисахаридная «капсула», которая помогает им уклоняться от обнаружения иммунными клетками. У некоторых животных есть экзоскелеты из хитина, которые обеспечивают силу и защиту мягкотелым животным.

Нуклеиновые кислоты, такие как РНК и ДНК, содержат сахарный компонент, то есть рибозу и дезоксирибозу соответственно. Многие другие биологические молекулы также содержат сахарные компоненты, такие как гликопротеины, гликолипиды, протеогликаны, которые, в свою очередь, выполняют жизненно важные роли, например иммунный ответ, детоксикация, свертывание крови, оплодотворение, биологическое распознавание, и т. д. .

Общие биологические реакции с участием углеводов

Фотосинтез

У растений и других фотосинтезирующих автотрофов синтез простых сахаров (например, глюкозы) осуществляется посредством фотосинтеза . В этом процессе используются углекислый газ, вода, неорганические соли и световая энергия (от солнечного света), захваченная светопоглощающими пигментами, такими как хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, для производства молекул глюкозы, воды и кислорода.

Процесс фотосинтеза

Синтез дегидратации

Моносахарид образует углеводы путем соединения в гликозидные связи посредством процесса, называемого синтез дегидратации .Например, при образовании дисахарида соединение двух моносахаридов приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Точно так же полисахариды образуются из длинной цепи моносахаридных единиц в процессе дальнейшей дегидратации. Образующиеся крахмал и гликоген служат молекулами, богатыми энергией. Эти сложные углеводы расщепляются на более простые формы (например, глюкозу), когда организму требуется больше энергии. Этот процесс называется осахариванием.

Осахаривание

Процесс, при котором сложные углеводы разлагаются до более простых форм, таких как глюкоза, называется осахариванием.Влечет за собой гидролиз . У людей и других высших животных это связано с ферментативным действием. Во рту глюкозосодержащие сложные углеводы расщепляются на более простые формы под действием амилазы слюны . В тонком кишечнике продолжается переваривание сложных углеводов. Ферменты, такие как мальтаза , лактаза и сахараза , расщепляют дисахариды на моносахаридные составляющие. Глюкозидазы представляют собой другую группу ферментов, которые катализируют удаление концевой глюкозы из полисахарида, состоящего в основном из длинных цепей глюкозы.

Ассимиляция

Моносахариды из переваренных углеводов абсорбируются эпителиальными клетками тонкого кишечника. Клетки забирают их из просвета кишечника через систему симпорта ионов натрия и глюкозы (через транспортеры глюкозы или GluT). GluT — это белки, облегчающие транспортировку моносахаридов, таких как глюкоза, в клетку. Затем они высвобождаются в капилляры за счет облегченной диффузии . Клетки тканей снова забирают их из кровотока через GluT.Находясь внутри клетки, глюкоза фосфорилируется, чтобы удерживать ее внутри клетки. Как следствие, глюкозо-6-фосфат может использоваться в любом из следующих метаболических путей: (1) гликолиз для синтеза химической энергии, (2) гликогенез, когда глюкоза доставляется в печень через портовые вены, чтобы быть хранится как клеточный гликоген , или (3) пентозофосфатный путь с образованием НАДФН для синтеза липидов и пентоз для синтеза нуклеиновых кислот.

Клеточное дыхание

Глюкоза метаболизируется клеткой в ​​процессе, называемом клеточное дыхание .Основными этапами или процессами клеточного дыхания являются (1) гликолиз, (2) цикл Кребса и (3) окислительное фосфорилирование. На начальной стадии (например, гликолиз ) серия реакций в цитозоле приводит к превращению моносахарида, часто глюкозы, в пируват и сопутствующему образованию относительно небольшого количества высокоэнергетических биомолекул, таких как АТФ. . Также производится NADH, молекула , несущая электроны . В присутствии достаточного количества кислорода пируват в результате гликолиза превращается в органическое соединение, которое полностью окисляется внутри митохондрии.Электронные носители (например, NADH и FADH ₂ ) перемещают электроны по цепи переноса электронов . По всей цепи происходит серия окислительно-восстановительных реакций, которая завершается образованием конечного акцептора электронов , то есть молекулярного кислорода. Больше АТФ производится через механизм сцепления через хемиосмос во внутренней митохондриальной мембране.

От одного только гликолиза чистое АТФ равно двум (от фосфорилирования на уровне субстрата). При окислительном фосфорилировании чистый АТФ составляет около 34.Таким образом, общий чистый АТФ на глюкозу составляет около 36. ² При отсутствии или недостаточности кислорода происходит анаэробный катаболизм (например, путем ферментации). Ферментация — это анаэробный процесс, при котором в результате гликолиза образуется АТФ. Однако вместо того, чтобы перемещать электроны в цепи переноса электронов, НАДН передает электроны пирувату, восстанавливая НАД ⁺ , который поддерживает гликолиз. ² Общее количество АТФ, произведенных на глюкозу в результате ферментации, составляет всего около двух.

Читать: Клеточное дыхание — Гликолиз

Глюконеогенез

Глюконеогенез кажется обратным гликолизу: глюкоза превращается в пируват, тогда как при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу. По сути, глюконеогенез — это метаболический процесс, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников, например пируват , лактат , глицерин и глюкогенные аминокислоты . У человека и многих других позвоночных глюконеогенез происходит в основном в клетках печени.Это часто происходит во время голодания, низкоуглеводных диет или интенсивных физических упражнений. Цитологически процесс начинается в митохондриях, затем заканчивается в просвете эндоплазматической сети. Глюкоза, образованная при гидролизе глюкозо-6-фосфата ферментом глюкозо-6-фосфатазой, перемещается из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму.

Гликогенез

Гликогенез — это метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения, главным образом, в клетках печени и мышц в ответ на высокий уровень глюкозы в кровотоке.Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенная глюкоза , превращаются в длинные полимеры, которые хранятся внутри клеток, главным образом в печени и мышцах. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза. Таким образом, гликогенез — это процесс , противоположный процессу гликогенолиза .

Гликогенолиз

Гликогенолиз — это процесс расщепления накопленного гликогена в печени, чтобы глюкоза могла быть произведена для использования в энергетическом обмене.Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы. Отдельная молекула глюкозы отделяется от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может участвовать в гликолизе .

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь — это путь метаболизма глюкозы, в котором пятиуглеродные сахара (пентозы) и НАДФН синтезируются в цитозоле.Путь пентозофосфата служит альтернативным метаболическим путем при расщеплении глюкозы. У животных это происходит в печени, коре надпочечников, жировой ткани, семенниках и т. Д. Этот путь является основным путем метаболизма нейтрофилов. Таким образом, врожденная недостаточность этого пути вызывает чувствительность к инфекции. У растений часть этого пути участвует в образовании гексоз из углекислого газа в процессе фотосинтеза.

Путь Лелуара (метаболизм галактозы)

В этом метаболическом пути галактоза вступает в гликолиз, сначала фосфорилируясь с помощью фермента галактокиназы , а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат .Галактоза производится из лактозы (молочный сахар, состоящий из молекулы глюкозы и молекулы галактозы).

Фруктозо-1-фосфатный путь

В этом метаболическом пути фруктоза вместо глюкозы вступает в гликолиз. Тем не менее, перед гликолизом фруктозе необходимы дополнительные действия. У животных это происходит в мышцах, жировой ткани и почках.

Глюкорегуляция

Правильный метаболизм углеводов необходим для правильного усвоения и катаболизма углеводов в организме.Поддержание постоянного уровня глюкозы в организме называется глюкорегуляцией . Гормоны поджелудочной железы, такие как инсулин и глюкагон, регулируют правильный метаболизм глюкозы. Уровень сахара в крови означает количество глюкозы, циркулирующей в организме. Когда уровень глюкозы в крови ниже , высвобождается глюкагон. И наоборот, высокий уровень глюкозы в крови стимулирует высвобождение инсулина. Инсулин регулирует метаболизм углеводов (а также жиров), способствуя захвату глюкозы из кровотока в скелетные мышцы и жировые ткани, которые сохраняются в виде гликогена для последующего использования при гликогенолизе.Глюкагон, в свою очередь, стимулирует производство сахара. В частности, он заставляет хранящийся в печени гликоген превращаться в глюкозу, которая попадает в кровоток.
Неправильный углеводный обмен может привести к определенным метаболическим заболеваниям или нарушениям, например сахарный диабет, непереносимость лактозы, галактоземия, болезнь накопления гликогена и мальабсорбция фруктозы.

Попробуйте ответить на викторину ниже, чтобы проверить, что вы узнали об углеводах.

Дополнительная литература

Ссылка

1. Гонзага, М. В. Митохондриальная ДНК — признак психологического стресса — Биологический блог и онлайн-словарь. (2018, 29 сентября). Получено с: //www.biologyonline.com/mitochondrial-dna-hallmark-of-psychological-stress/ Ссылка
2. Кэмпбелл, Н. А. (1996). Биология. Калифорния: The Benjamin / Cumming Publishing Company, Inc., стр. 159-ff.

Примечания

Более подробную информацию об углеводах и их роли в нашем рационе можно найти в учебнике по биологии развития, посвященном изучению сбалансированного питания.

© Биология онлайн. Контент предоставлен и модерируется Biology Online Editors

Следующий

Лучшая детская смесь — углеводы и сахар

Как выбрать лучшую детскую смесь из серии: углеводы — не все одинаковы

Щелкните здесь, чтобы увидеть « Я ненавижу медицинскую чепуху. Вы можете упростить это для меня? »здесь.

Преобладающим источником углеводов в грудном молоке человека является лактоза.Все младенцы рождаются со способностью переваривать лактозу. Это часто является источником путаницы для родителей, когда у младенцев / детей развивается аллергия или непереносимость смесей на основе коровьего молока. Многие люди, естественно, предполагают, что это лактоза в молоке, потому что от лактозы у многих родителей тоже появляется газы, спазмы и раздражительность. Однако, когда у младенца развивается реакция на что-то в коровьем молоке или детской смеси, это почти всегда компонент белка, а не лактозы (см. Статью выше, в которой объясняется, почему детские смеси с гидролизованным белком могут предотвратить развитие аллергии).Короче говоря, для большинства здоровых младенцев лактоза — это неплохо, , — это то, что младенцы должны есть.

Лактоза используется в качестве основного источника углеводов только в некоторых смесях. Другие часто используемые источники углеводов, которые я не испытываю с таким энтузиазмом, включают: кукурузный сироп, твердые вещества кукурузного сиропа, кукурузный мальтодекстрин (другой тип кукурузного сахара), сироп глюкозы, сироп коричневого риса и сахарозу (столовый сахар). Эти другие источники сахара обычно используются по двум причинам: 1) потому что они много, 2) намного слаще и 3) легче усваивается, чем лактоза.

Я не рекомендую кукурузный сахар в качестве основного источника углеводов, если вы только начинаете употреблять молочную смесь по многим причинам:

1) Мы, диетологи, уже много лет распространяем зло кукурузного сиропа…. Почему мы рекомендуем его младенцам?

2) Лактоза принципиально отличается от других сахаров. Лактоза — это молекула глюкозы и галактозы, соединенные вместе. Все дети вырабатывают фермент, называемый лактазой, который расщепляет эти молекулы, чтобы они могли всасываться.Кукурузный мальтодекстрин и кукурузный сироп — это в первую очередь молекулы глюкозы, в то время как сахароза — это молекула глюкозы и фруктозы, соединенные вместе. Эти альтернативные сахара не будут использовать фермент лактазы младенцев, который готов к употреблению. Также возможно, что кукурузный сахар может иметь большее влияние на детский инсулин, поскольку он содержит в два раза больше глюкозы на грамм, чем лактоза. Нажмите здесь, чтобы узнать больше о биологических различиях углеводных вариантов в формуле.

3) Лактоза способствует усвоению кальция из детской смеси (1).

4) Лактоза помогает кормить полезные бактерии, которые мы хотим выращивать в кишечнике младенцев (2-5).

5) Почти вся кукуруза в этой стране сейчас генетически модифицирована. Хотя я и не занимаю твердой позиции в отношении генетически модифицированных продуктов питания, я не думаю, что наши восприимчивые младенцы — это то население, на котором можно их тестировать. Но МНОГО формул теперь имеют версии без ГМО. На мой взгляд, это отличный вариант, если кукурузный сахар является одним из основных ингредиентов.

Плюс, в очень ненаучном заявлении, кажется, что-то не так с «сухими веществами кукурузного сиропа», которые являются основным ингредиентом формулы.Помните, что это ВСЕ, что ест ребенок! Для некоторых простых расчетов, Enfamil® Gentlease и ProSobee содержат примерно 10 г сухих веществ кукурузного сиропа на 5 унций. Для 2-месячного ребенка, который ест 28 унций в день, это 56 г сухих веществ кукурузного сиропа каждый день! Это больше, чем количество кукурузного сиропа в 16 унциях. Coco-Cola. Я повторю свою мантру здесь:

Вы должны прочитать список ингредиентов на этикетке!

Если вы не читаете состав ингредиентов, вы не заметите разницы в том, откуда берутся углеводы.Помните, что ингредиенты всегда указываются в порядке их количества. Но интерпретировать углеводы сложно! Это потому, что коровье молоко содержит много лактозы. Итак, если вы видите на ингредиентах слово «коровье молоко» — вы просто должны знать, что это источник лактозы. Например, формула Gerber Soothe содержит без лактозы в списке ингредиентов. НО, углевод в этой формуле составляет 30% лактозы и 70% мальтодекстрина — хотя только мальтодекстрин указан в списке ингредиентов.

Я рекомендую начать с детского питания, в основном на основе лактозы.

В помощь бедным, недосыпающим родителям — ниже представлена ​​сводная таблица наиболее распространенных фирменных смесей для здоровых доношенных детей и источников углеводов в этих смесях.

Gerber® Good Start
Для добавок и деликатных процедур	70% лактозы, 30% кукурузного мальтодекстрина
Успокоить	70% кукурузный мальтодекстрин, 30% лактоза
	79% кукурузный мальтодекстрин, 21% сахароза (сахар) (без лактозы)
Enfamil®
Новорожденный	100% лактоза
Младенец	100% лактоза
Gentlease	80% сухих веществ кукурузного сиропа, 20% лактозы
Reguline	50% сухих веществ кукурузного сиропа, 50% лактозы
А.Р.	66% лактоза, 20% рисовый крахмал, 14% мальтодекстрин
Enspire	100% лактоза
ProSobee (на основе сои)	100% сухих веществ кукурузного сиропа (без лактозы)
Similac®
Органический	46% мальтодекстрин, 27% лактоза, 27% сахар
Advance и Pro-Advance	100% лактоза
Для дополнения	100% лактоза
Чувствительность и повышенная чувствительность	80% мальтодекстрин, 20% сахар (менее 1% лактозы)
Чистое блаженство	100% лактоза
Полный комфорт	80% сухих веществ кукурузного сиропа, 20% сахара (менее 1% лактозы)
Для Spit Up	50% кукурузный сироп, 30% рисовый крахмал, 20% сахар (менее 1% лактозы)
Изомил соя	80% сухих веществ кукурузного сиропа, 20% сахара (без лактозы)

Обратите внимание, что формулы для сои не содержат лактозы.Существует невероятно редкое генетическое заболевание, из-за которого дети не могут переваривать лактозу. Когда это действительно происходит, необходима настоящая формула без лактозы, и замечательно, что у нас есть эти возможности. Однако соевые смеси часто пытаются продавать родителям, которые ошибочно полагают, что у их ребенка непереносимость лактозы, что мне не нравится.

Наконец, детские смеси содержат примерно 40% калорий из углеводов (как и грудное молоко). Это означает, что ребенок, который потребляет смесь, не содержащую лактозы (и полностью кукурузный сироп), будет потреблять 40% своих калорий в виде чистой глюкозы.Если они потребляют смесь, состоящую из половины сухих веществ кукурузного сиропа и половины сахарозы (или столового сахара), то 10% их калорий будет приходиться на фруктозу. Ой! Мы понятия не имеем, какими могут быть долгосрочные последствия употребления такого большого количества глюкозы или фруктозы в раннем младенчестве.

Такое количество глюкозы может вызвать более высокий выброс инсулина у этих младенцев. Детские поджелудочные железы (орган, вырабатывающий инсулин) очень сильны и способны обрабатывать такое количество глюкозы. Но каковы долгосрочные последствия принуждения поджелудочной железы детей, находящихся на искусственном вскармливании, работать больше, чем поджелудочные железы детей, вскармливаемых грудью? Особенно, если этот малыш в семейном анамнезе болел диабетом 2 типа? Ответ: мы понятия не имеем.

Мы также не знаем, каковы долгосрочные последствия употребления большого количества фруктозы в младенчестве, пока все эти крошечные органы все еще развиваются. Человеческое грудное молоко на самом деле не содержит фруктозы. Проведено множество исследований у взрослых о вреде, который большое количество фруктозы может нанести организму. Не вдаваясь в подробности, фруктоза переваривается иначе, чем лактоза или глюкоза. Когда взрослые потребляют слишком много фруктозы, это может привести к повреждению печени, резистентности к инсулину, появлению нездорового жира во внутренних органах и увеличению риска ожирения и диабета… ох !! (6-15).Хотя никто не изучал, могут ли эти эффекты также возникать у младенцев, по возможности я бы посоветовал по возможности избегать сахарозы в смесях.

Я написал это не для того, чтобы вас напугать. Если вы нашли формулу, которую любите, и в ней есть кукурузный сахар — пусть будет так! Счастливый здоровый ребенок — САМОЕ ВАЖНОЕ ЗАМЕЧАНИЕ! Доказано, что все в смеси безопасно для младенцев. Итак, хотя мы не знаем некоторых долгосрочных последствий употребления этих ингредиентов в больших количествах в младенчестве …это не отравит вашего ребенка. Пожалуйста, не паникуйте! Мое предложение избегать или ограничивать кукурузный сахар — это отправная точка для тех, кто выбирает формулу для начала. Кроме того, я знаю, что когда дело доходит до младенцев, ничто не бывает беспроблемным. Я думаю, что бывают ситуации, когда формула с пониженным содержанием лактозы (формула, содержащая как лактозу, так и альтернативный сахар) может быть действительно полезной! Я действительно устроил счастливый час, так как мне так часто задают этот вопрос. Если вы думаете, что это может быть ваш ребенок — смотрите.Думаю, это поможет!

Далее: жир в формуле! Я подробно изложу то, что вам нужно знать.

Сообщения на дом

• Лактоза является основным источником углеводов в грудном молоке, и все здоровые дети имеют фермент, необходимый для переваривания лактозы
• Кукурузный сахар (в различных формах) часто используется в качестве источника углеводов в смесях.
• Долгосрочные последствия употребления кукурузных сахаров в младенчестве неизвестны.
• Я рекомендую начать с выбора формулы, в которой в качестве углеводов используется в основном лактоза.

---

Как родитель новорожденного, я уверен, что у вас будет много свободного времени, чтобы неторопливо прочитать все мои подробные статьи. Но на случай, если у вас нет лишнего досуга — вы можете нажать кнопку ниже, чтобы получить прекрасный обзор основных моментов этой флагманской серии статей. Я с удовольствием помогу!

Получить сводку сейчас

---

Каталожные номера:

1.Росс, А.С., Мэнсон, Дж. Э., Абрамс, С. А., Алоя, Дж. Ф., Браннон, П. М., Клинтон, С. К., Дуразо-Арвизу, Р. А., Галлахер, Дж. К., Галло, Р. Л., Джонс, Г., Ковач, К. С., Мейн, С. , Rosen, CJ, and Shapses, SA (2011) Отчет Института медицины о рекомендуемом потреблении кальция и витамина D с пищей за 2011 год: что необходимо знать клиницистам. J.Clin.Endocrinol.Metab 96 , 53-58
2.Mackie, R. I., Sghir, A., and Gaskins, H. R. (1999) Микробная экология развития желудочно-кишечного тракта новорожденных. Am. J. Clin. Nutr. 69 , 1035S-1045S
3.Невбург, Д.С. (2013) Гликобиология грудного молока. Биохимия (Моск.) 78 , 771-785
4. Пачеко А. Р., Бариле Д., Андервуд М. А. и Миллс Д. А. (2015) Влияние гликобиома молока на микробиоту кишечника новорожденных. Annu Rev Anim Biosci 3 , 419-445
5. Живкович, А. М., Герман, Дж. Б., Лебрилья, К. Б., и Миллс, Д. А. (2011) Гликобиом грудного молока и его влияние на микробиоту желудочно-кишечного тракта младенцев. Proc. Natl. Акад. Sci. США 108 Дополнение 1 , 4653-4658
6. Эберли, И., Гербер, Пенсильвания, Хочули, М., Колер, С., Хайле, С.Р., Гуни-Бертольд, И., Бертольд, Гонконг, Spinas, GA, and Berneis, K. (2011) Потребление сахаросодержащих напитков от низкого до умеренного ухудшает метаболизм глюкозы и липидов и способствует воспалению у здоровых молодых мужчин: рандомизированное контролируемое исследование. Am. J. Clin. Nutr. 94 , 479-485
7. Чунг, М., Ма, Дж., Патель, К., Бергер, С., Лау, Дж., И Лихтенштейн, А. Х. (2014) Фруктоза, кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, сахароза и неалкогольная жировая болезнь печени или показатели здоровья печени: систематический обзор и метаанализ. Am. J. Clin. Nutr. 100 , 833-849
8. Иннис, С. М. Н., Э. (2014) Лактоза: специфичный для молока углевод, обеспечивающий гомеостатическое регулирование глюкозы и инсулина (623.12). FASEB Апрель
9. Джонсон, Р. Дж., Накагава, Т., Санчес-Лозада, Л. Г., Шафиу, М., Сундарам, С., Ле, М., Ишимото, Т., Саутин, Ю. Ю., и Ланаспа, М. А. (2013) Сахар, мочевая кислота и этиология диабета и ожирения. Диабет 62 , 3307-3315
10. Кавасаки, Т., Игараси, К., Коеда, Т., Сугимото, К., Накагава, К., Хаяси, С., Ямаджи, Р., Инуи, Х., Фукусато Т. и Яманучи Т. (2009) Крысы, получавшие рацион, обогащенный фруктозой, имели характеристики безалкогольного стеатоза печени. J. Nutr. 139 , 2067-2071
11.Келишади, Р., Мансуриан, М.и Хейдари-Бени, М. (2014) Ассоциация потребления фруктозы и компонентов метаболического синдрома в исследованиях на людях: систематический обзор и метаанализ. Nutrition 30 , 503-510
12.Ле, К.А., Ит, М., Крейс, Р., Фаэ, Д., Бортолотти, М., Тран, К., Бош, К., и Таппи, L. (2009) Чрезмерное потребление фруктозы вызывает дислипидемию и эктопическое отложение липидов у здоровых людей с семейным анамнезом диабета 2 типа и без него. Am. J. Clin. Nutr. 89 , 1760-1765
13.Lowndes, J., Sinnett, S., Yu, Z., and Rippe, J. (2014) Влияние фруктозосодержащих сахаров на вес, состав тела и факторы кардиометаболического риска при потреблении на уровне населения до 90-го процентиля для фруктозы. Питательные вещества 6 , 3153-3168
14.Перес-Посо, С.Е., Шольд, Дж., Накагава, Т., Санчес-Лозада, Л.Г., Джонсон, Р.Дж., и Лилло, Д.Л. (2010) Чрезмерное потребление фруктозы вызывает особенности метаболического синдрома у взрослых здоровых мужчин: роль мочевой кислоты в гипертонической реакции. Внутр. J. Obes. (Лондон) 34 , 454-461
15. Зивенпайпер, Дж. Л., де Соуза, Р. Дж., Миррахими, А., Ю, М. Е., Карлтон, А. Дж., Бейене, Дж., Кьявароли, Л., Ди Буоно, M., Jenkins, AL, Leiter, LA, Wolever, TM, Kendall, CW, and Jenkins, DJ (2012) Влияние фруктозы на массу тела в испытаниях контролируемого кормления: систематический обзор и метаанализ. Ann. Междунар. Med. 156 , 291-304

---

← Предыдущее Следующее →

Углеводы — Энциклопедия Нового Света

Глюкоза, моносахарид, образует строительные блоки для более сложных углеводов.

Углеводы — это класс биологических молекул, которые содержат в основном атомы углерода (C), окруженные атомами водорода (H) и гидроксильными (OH) группами (H-C-OH). Углеводы выполняют две основные биохимические роли. Во-первых, они действуют как источник энергии, которая может высвобождаться в форме, пригодной для использования тканями тела. Во-вторых, они служат углеродными скелетами, которые могут быть перестроены, чтобы сформировать другие молекулы, необходимые для биологических структур и функций.

Хотя углеводы необходимы для питания человека, чрезмерное потребление определенных типов углеводов коррелирует с ожирением, диабетом, сердечными заболеваниями и даже сонливостью.Углеводы, содержащиеся в конфетах или обработанном сахаре, могут быть очень стимулирующими для органов чувств, но важно соблюдать дисциплину в своем рационе, чтобы избежать осложнений, связанных с употреблением слишком большого количества неправильных типов углеводов.

Некоторые углеводы небольшие, с молекулярной массой менее ста, тогда как другие представляют собой настоящие макромолекулы с молекулярной массой в сотни тысяч. Четыре категории углеводов классифицируются по количеству сахарных единиц:

• Моносахариды (моно- «один», сахарид- «сахар») — это мономеры (небольшие молекулы, которые могут химически связываться с образованием полимера) из которых построены более крупные углеводы.Моносахариды, такие как глюкоза, рибоза и фруктоза, представляют собой простые сахара.
• Дисахариды (ди- «два»), такие как сахароза и лактоза, представляют собой два моносахарида, связанных друг с другом ковалентными связями.
• Олигосахариды (олиго- «несколько») состоят из от 3 до 20 моносахаридов.
• Полисахариды (поли- «многие») представляют собой большие полимеры, состоящие из сотен или тысяч моносахаридов. Крахмал, гликоген и целлюлоза — полисахариды.

Общая химическая формула углеводов, C (H ₂ O), дает относительные пропорции углерода, водорода и кислорода в моносахариде (соотношение этих атомов 1: 2: 1). Эта формула характерна для сахаров и дала начало термину «углевод», потому что соединения этого типа изначально считались «гидратами углерода». Этот термин сохраняется, даже если углевод определенно не является гидратированным атомом углерода. Для моносахаридов общая формула (CH ₂ O) _n , где n равно количеству атомов углерода.В дисахаридах, олигосахаридах и полисахаридах молярные пропорции незначительно отклоняются от общей формулы, поскольку два атома водорода и один кислород теряются во время каждой реакции конденсации, которая их формирует. Эти углеводы имеют более общую формулу C _n (H ₂ O) _m .

Моносахариды

Глюкоза как углевод с прямой цепью (проекция Фишера). Глюкоза является альдогексозой, потому что имеет концевую карбонильную группу.Фруктоза как углевод с прямой цепью (проекция Фишера). Фруктоза является кетогексозой, потому что она имеет внутреннюю карбонильную группу

. Повторяющиеся звенья полисахаридов представляют собой простые сахара, называемые моносахаридами. Существует две категории сахаров: альдосахара с концевой карбонильной группой (атом углерода, связанный двойной связью с атомом кислорода) и кетосахара , с внутренней карбонильной группой, как правило, на втором атоме углерода.

В этих двух группах сахара названы в соответствии с числом содержащихся в них атомов углерода.Большинство сахаров имеют от трех до семи атомов углерода и называются триоза (три атома углерода), тетроза (четыре атома углерода), пентоза (пять атомов углерода), гексоза (шесть атомов углерода) или гептоза (семь атомов углерода). углерода).

Глюкоза — это альдогексоза, фруктоза — это кетогексоза, а рибоза — это альдопентоза. Каждый атом углерода, поддерживающий гидроксильную группу (за исключением первой и последней), является оптически активным, что позволяет использовать ряд разных углеводов с одинаковой основной структурой.Например, галактоза представляет собой альдогексозу, но ее свойства отличаются от свойств глюкозы, потому что атомы расположены по-другому.

Проекция Хаворта для α-D глюкозы, группа ОН углерода 1 направлена ​​вниз

Самым распространенным моносахаридом является альдогексозо-D-глюкоза, представленная формулой C ₆ H ₁₂ O ₆ . Атомы углерода глюкозы нумеруются, начиная с более окисленного конца молекулы, карбонильной группы. На рисунке слева глюкоза изображена в виде линейной молекулы.Однако в клетке глюкоза находится в динамическом равновесии между линейной и кольцевой конфигурациями. Форма кольца является преобладающей структурой, потому что она энергетически более устойчива. Эта форма является результатом присоединения гидроксильной (OH) группы к атому углерода 5 через карбонильную группу атома углерода 1.

Более удовлетворительное представление глюкозы показано в проекции Хауорта. Проекция Хаворта предпочтительна, потому что она указывает как на форму кольца, так и на пространственные отношения между атомами углерода.Тетраэдрическая природа каждого атома углерода в цепи фактически способствует образованию цикла глюкозы. При образовании кольцевой структуры образуются две альтернативные формы глюкозы на основе пространственной ориентации гидроксильной группы на атоме углерода 1. Эти альтернативные формы глюкозы обозначаются α и β. Как показано на рисунке, α-D-глюкоза имеет гидроксильную группу на атоме углерода 1, направленную вниз. β-D-глюкоза, не показанная здесь, имеет гидроксильную группу на атоме углерода 1, направленную вверх. Крахмал и гликоген состоят из мономеров α-D-глюкозы, тогда как целлюлоза состоит из мономеров β-D-глюкозы.Глюкоза преобразуется между α-кольцом, β-кольцом и формами с прямой цепью при динамическом равновесии.

Дисахариды и олигосахариды

В дополнение к свободному моносахариду глюкоза также встречается в дисахаридах, которые состоят из двух моносахаридных единиц, связанных ковалентно. Каждый дисахарид образуется в результате реакции конденсации, в которой происходит потеря водорода (H) из одной молекулы и гидроксильной группы (OH) из другой. Гликозидные связи образуются между углеродом 1 первой молекулы глюкозы и углеродом 4 второй молекулы глюкозы.Образовавшаяся гликозидная связь является характерной связью между сахарами. Три распространенных дисахарида — это мальтоза, лактоза и сахароза. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух связанных вместе единиц глюкозы. Лактоза (молочный сахар) состоит из глюкозы, связанной с галактозой. Сахароза (обычный столовый сахар) содержит глюкозу, связанную с фруктозой.

Мальтоза, изображенная здесь, имеет α-связь, группа ОН углерода 1 на первой глюкозе указывает вниз. Целлобиоза имеет β-связь, группа ОН углерода 1 на первой глюкозе указывает вверх.

Хотя дисахарид мальтоза содержит две молекулы глюкозы, это не единственный дисахарид, который можно получить из двух глюкоз. Когда молекулы глюкозы образуют гликозидную связь, связь будет одного из двух типов, α или β, в зависимости от того, является ли молекула, которая связывает свой углерод 1, α-глюкозой или β-глюкозой. Α-связь с углеродом 4 второй молекулы глюкозы приводит к мальтозе, тогда как β-связь приводит к целлобиозе. Хотя мальтоза и целлобиоза являются изомерами дисахаридов, оба имеют формулу C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ , они представляют собой разные соединения с разными свойствами.Например, мальтоза может быть гидролизована до ее моносахаридов в организме человека, в отличие от целлобиозы. Некоторые организмы обладают способностью расщеплять целлобиозу.

Олигосахариды обычно состоят из трех-двадцати моносахаридных единиц, связанных гликозидными связями. Часто олигосахариды имеют дополнительные функциональные группы, которые придают им особые свойства. Многие олигосахариды ковалентно связаны с белками и липидами на внешней поверхности клетки, где они играют важную роль в распознавании клетками внеклеточных сигнальных молекул и других клеток.Группы крови человека (ABO) получают свою специфичность от полимеров олигосахаридов.

Полисахариды

Полисахариды — это гигантские полимеры моносахаридов, связанных гликозидными связями.

Полисахариды не являются информационными молекулами. Основными полисахаридами в высших организмах являются запасные полисахариды, крахмал (в клетках растений) и гликоген (в клетках животных), в дополнение к структурной полисахаридной целлюлозе (в клетках растений). Каждый из этих полимеров содержит шестиуглеродную сахарную глюкозу в качестве единственной повторяющейся единицы, но они различаются типом связи между глюкозными единицами, а также наличием и протяженностью боковых ответвлений на цепях.

Крахмал представляет собой полисахарид глюкозы с α-1,4-гликозидными связями.

Гликоген представляет собой сильно разветвленный полисахарид глюкозы с α-гликозидными связями. α-1,6-гликозидные связи образуют разветвление у углерода 6.

Целлюлоза представляет собой неразветвленный полисахарид глюкозы с β-1,4-гликозидными связями, которые химически очень стабильны.

Гликоген сильно разветвлен с α-1, 6 связей, возникающих через каждые 8–10 единиц глюкозы вдоль основной цепи и образующих короткие боковые цепи из примерно 8–12 единиц глюкозы.Гликоген хранится в основном в печени и в мышечной ткани. В печени гликоген легко гидролизуется до мономеров глюкозы, которые используются для поддержания уровня сахара в крови. В мышцах мономеры глюкозы и гликогена далее разлагаются, чтобы высвободить накопленную ими энергию для выработки аденозинтрифосфата (АТФ), необходимого для сокращения мышц. Причина, по которой глюкоза должна храниться в виде полимерного гликогена, заключается в том, что 1000 молекул глюкозы будут оказывать в 1000 раз больше осмотического давления (заставляя воду проникать в клетки) одной молекулы гликогена.Без полисахаридов организмы потратили бы много времени и энергии на вытеснение лишней воды.

Крахмал существует как в виде неразветвленной амилозы, так и в виде разветвленного амилопектина. Как и гликоген, амилопектин имеет α-1,6-ответвления, но они реже встречаются вдоль спирального остова (один раз на каждые 12–25 единиц глюкозы), образуя более длинные боковые цепи (длиной от 20 до 25 единиц глюкозы). Крахмал легко связывает воду, и когда эта вода удаляется, цепочки полисахаридов объединяются, образуя водородные связи.Это соединение делает хлеб твердым и черствым. Добавление воды и нежного тепла смягчает хлеб за счет разделения цепочек полисахаридов. Поскольку разветвление ограничивает количество водородных связей, которые могут образовываться между молекулами, твердые отложения сильно разветвленного гликогена более компактны, чем отложения крахмала. Отложения крахмала обычно составляют около 10-30 процентов амилозы и 70-90 процентов амилопектина.

Целлюлоза является основным компонентом стенок растительных клеток и на сегодняшний день является самым распространенным органическим (углеродсодержащим) соединением на Земле.Подобно крахмалу и гликогену, целлюлоза также является полимером глюкозы, но повторяющаяся моносахаридная единица представляет собой β-глюкозу, и поэтому связь является β-1,4. Благодаря стабильности своих β-гликозидных связей целлюлоза является отличным структурным материалом, который может выдерживать суровые условия окружающей среды.

У млекопитающих нет фермента, который может гидролизовать связь β-1,4, поэтому млекопитающие не могут использовать целлюлозу в пищу. По этой причине люди могут переваривать картофель (крахмал), но не траву (целлюлозу).Животные, такие как коровы и овцы, которые едят траву, также не могут расщеплять β-гликозидные связи, а скорее зависят от бактерий и простейших в их рубце (части их сложного желудка). Эти микроорганизмы переваривают целлюлозу и создают конечные продукты в той форме, которую может использовать животное. Жесткие линейные стержни, которые образует целлюлоза, собираются сбоку в микрофибриллы. Микрофибриллы имеют диаметр около 25 нанометров и состоят из примерно 2000 целлюлозных цепей. Стенки клеток растений и грибов состоят из микрофибрилл целлюлозы, встроенных в нецеллюлозный матрикс, содержащий переменную смесь нескольких других полимеров.

Питание

Неочищенные зерновые продукты являются богатыми источниками сложных углеводов

Классификация

В продуктах питания есть два основных типа углеводов: простые и сложные.

Простые углеводы (моносахариды и дисахариды), также называемые простыми сахарами, содержатся в обработанном и рафинированном сахаре, включая столовый сахар, мед и конфеты, а также во фруктах, овощах и молочных продуктах. Лучше получать простой сахар из таких продуктов, как фрукты и молоко, потому что они также содержат витамины, клетчатку и питательные вещества, такие как кальций, тогда как конфеты не содержат.Простые углеводы легче усваиваются организмом, чем сложные.

Сложные углеводы представляют собой комбинации крахмала и клетчатки и включают такие продукты, как хлеб, крупы, макаронные изделия, рис и крахмалистые овощи, такие как картофель. Как и в случае с простыми углеводами, некоторые сложные углеводные продукты являются лучшим выбором, чем другие. Очищенные зерна, такие как белая мука и белый рис, были обработаны и избавлены от их питательных веществ и клетчатки. С другой стороны, неочищенные зерна, такие как коричневый рис, цельнозерновые макароны и овес, по-прежнему содержат витамины и минералы и богаты клетчаткой, которая помогает хорошо функционировать пищеварительной системе, предотвращает запоры и может уменьшить головные боли.Мы также получаем клетчатку из фруктов и овощей (особенно из кожуры), неочищенных зерен, орехов, семян, бобовых и бобовых. В общем, при определении того, полезен ли углевод для нашего тела: если в нем есть клетчатка, это хороший углевод, если в нем нет клетчатки, избегайте его — наш организм немедленно превратит его в сахар. Как простые, так и сложные углеводы являются частью здорового питания.

Как организм использует углеводы

При приеме углеводов организм расщепляет их на простые сахара, которые попадают в кровоток.Когда уровень сахара в крови повышается, поджелудочная железа выделяет гормон инсулин, который прикрепляется к поверхности клеток, позволяя сахару перемещаться из крови в клетки, где он может использоваться в качестве источника энергии. При употреблении простых сахаров уровень сахара в крови повышается быстрее, чем при использовании других сахаров, и организм с большей вероятностью вскоре снова почувствует голод. Однако, когда этот процесс происходит медленнее, как в случае с цельнозерновой пищей, организм получает удовлетворение в течение более длительного периода времени. Ученые изучали, связано ли употребление продуктов, вызывающих резкий скачок сахара в крови, с такими проблемами со здоровьем, как диабет и болезни сердца.

Низкоуглеводные диеты

Хотя люди, как и большинство млекопитающих, могут преобразовывать аминокислоты белков и глицерин жиров в глюкозу, по-прежнему важно иметь в рационе углеводы. Избыточные углеводы и высокое потребление калорий могут вызвать ожирение; однако диета с дефицитом углеводов также не является здоровой.

Низкоуглеводные (низкоуглеводные) диеты основаны на идее, что меньшее потребление углеводов ведет к снижению выработки инсулина в организме, в результате чего запасы жира и белка (мышц) вместо этого используются в качестве основных источников энергии.

Сторонники низкоуглеводных и «хороших углеводов», в том числе кардиологи Роберт Аткинс и Артур Агатстон, утверждают, что такая диета не только снижает вес, но и полезна для здоровья сердечно-сосудистой системы. Противники утверждают, что, хотя некоторая эффективность в потере веса очевидна, в долгосрочной перспективе такие диеты могут быть нецелесообразными, потому что белки и жиры являются жизненно важными строительными блоками тканей и клеток организма и, следовательно, не должны истощаться при использовании в производстве энергии. Кроме того, нехватка углеводов заставляет организм возвращаться к процессу, называемому кетозом, когда человек вырабатывает кетоновые тела для подпитки частей тела, таких как мозг и красные кровяные тельца, которые не могут использовать жир в качестве источника энергии.Кетоз характеризуется неприятным запахом изо рта (запах ацетона, похожим на запах лака для ногтей) и побочными эффектами, такими как тошнота и усталость. Более того, недоброжелатели утверждают, что диета с очень низким содержанием углеводов может замедлить работу мозга и нервной системы, потому что нервная система особенно зависит от глюкозы. Низкоуглеводные диеты определенно не рекомендуются спортсменам или тем, кто занимается высокоинтенсивными видами деятельности, потому что недостаток запасов гликогена в мышечной ткани приводит к значительному снижению работоспособности.

Основываясь на данных о риске сердечных заболеваний и ожирения, Институт медицины рекомендует взрослым американцам и канадцам получать от 40 до 65 процентов пищевой энергии из углеводов (Food and Nutrition Board 2002).Продовольственная и сельскохозяйственная организация и Всемирная организация здравоохранения совместно рекомендуют, чтобы в национальных диетических рекомендациях была поставлена ​​цель — 55-75 процентов общей энергии за счет углеводов (ВОЗ / ФАО, 2003).

Гликемический индекс

Гликемический индекс измеряет скорость, с которой определенные углеводы превращаются в глюкозу в организме. Поскольку простые сахара быстро преобразуются, они имеют более высокий гликемический индекс. С другой стороны, продукты с высоким содержанием клетчатки требуют больше времени для преобразования и имеют низкий показатель по шкале GI.Перегрузка организма простыми углеводами или продуктами с высоким содержанием ГИ заставляет его выделять слишком много инсулина, нарушая гомеостаз системы и приводя к болезням.

Катаболизм

Есть два основных метаболических пути катаболизма углеводов:

1. Гликолиз
2. Цикл лимонной кислоты

Ссылки

• Agatston, A. 2003. The South Beach Diet . Родэйл Пресс. ISBN 1579548148
• Аткинс, Р. К. 1975. Др.Революция диеты Аткинса 90 363. Bantam Books. ASIN B000NJ9Z1I
• Becker, W. M., L. J. Kleinsmith и J. Hardin. 2006. Мир клетки . Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс. ASIN B002WM1NIM
• Доушен, С. 2005. Изучение углеводов. Здоровье ребенка . Проверено 10 августа 2015 года.
• Food and Nutrition Board. 2005. Нормы потребления энергии, углеводов, клетчатки, жиров, жирных кислот, холестерина, белков и аминокислот с пищей .Вашингтон, округ Колумбия: The National Academies Press. ISBN 03073
• Кинг, М. В. 2006. Моносахариды Биохимия углеводов . Проверено 10 августа 2015 г.
• Пурвес, В., Д. Садава и Г. Х. Орианс. 2006. Жизнь, биологические науки . W.H. Фримен. ISBN 0716776715
• Vitamins-Minerals-Supplements.org. Углеводы — источники пищи и низкоуглеводная диета . Проверено 10 августа 2015 г.
• Совместная консультация экспертов ВОЗ / ФАО.2003. Диета, питание и профилактика хронических заболеваний Женева: Всемирная организация здравоохранения. ISBN 924120916X

Credits

New World Encyclopedia писатели и редакторы переписали и завершили статью Wikipedia
в соответствии со стандартами New World Encyclopedia . Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа.Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних вкладов википедистов доступна исследователям здесь:

История этой статьи с момента ее импорта в Энциклопедию Нового Света :

Примечание. могут применяться ограничения на использование отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

Углеводы в формулах на основе аминокислот Neocate

Мы часто получаем вопросы об углеводах в Neocate.Команда диетологов Neocate Nutrition Services с радостью ответит на эти вопросы родителей! Они хотят знать, что это такое, почему это в Neocate и как это может помочь их малышам. Но, как и многие из нас со многими продуктами, которые мы едим, некоторые родители спрашивают об уникальных ингредиентах Neocate. Ингредиенты, которые делают Neocate особенным, как и аминокислоты, делают нас уникальными среди типов формул! В этом посте мы отвечаем на распространенные вопросы об углеводах в продуктах Neocate.

Почему вы используете углеводы в Neocate?

Углеводы — одно из основных питательных веществ, необходимых нашему организму для роста и процветания.Углеводы включают большинство волокон, крахмалов и сахаров, а большинство углеводов в нашем рационе поступает из растений. (Знаете ли вы? Глюкоза — разновидность сахара — является основным источником энергии для человеческого мозга!)

Большинство детей получают около 50% своей энергии из углеводов. Они необходимы для здоровья! Мы комбинируем их с жирами, аминокислотами, витаминами и минералами, чтобы сформировать полноценную смесь питательных веществ в формулах Neocate.

Некоторые продукты Neocate содержат пребиотики — особые типы клетчатки, обладающие преимуществами.Мы (люди) не можем переваривать пребиотики, но некоторые полезные («хорошие») бактерии в кишечнике могут. Это основной способ, которым пребиотики помогают поддерживать здоровье пищеварительной системы: поддерживая полезные кишечные бактерии. Узнайте больше о пребиотиках.

В таблице ниже представлены различные источники углеводов в продуктах Neocate. Кроме того, вот основные причины, по которым мы их включаем:

• Сухие вещества кукурузного сиропа — как сбалансированный источник углеводов
• Мальтодекстрин (из кукурузы) — как сбалансированный источник углеводов или порошковый «носитель» витаминов и минералов
• Фруктоолигосахариды (олигофруктоза) — как источник пребиотической клетчатки
• Инулин — как источник пребиотической клетчатки
• Рисовый крахмал — как натуральный загуститель
• Сахароза (сахар) — для лучшего вкуса

Если вам интересно узнать об использовании сухих веществ кукурузного сиропа в пищевых смесях, таких как Neocate, прочтите «Аллергия на кукурузу» 101.В этом посте объясняется, что они тщательно очищаются в многоэтапном процессе, предназначенном для удаления белка. В нем также рассматриваются различия между сухими веществами кукурузного сиропа и кукурузным сиропом с высоким содержанием фруктозы (не одно и то же!).

Сколько сахара в продуктах Neocate?

Чтобы ответить на этот вопрос, давайте быстро рассмотрим, что такое сахар. Прежде всего, «сахара» — это молекулы углеводов длиной в одну или две единицы: моно- или дисахариды. Они также называются простыми сахарами и включают глюкозу и сахарозу.Простой сахар легко и быстро переваривается и усваивается.

Крахмал — это более длинные молекулы углеводов. Они перевариваются и усваиваются медленнее, чем сахара. Хотя крахмалы не являются сахарами, организм расщепляет их на сахара. (Клетчатка и пребиотики, построенные с другими химическими связями, чем крахмал, также не являются сахарами.)

Источник: Warrior Wellness

Есть два способа классифицировать типы сахаров в продуктах питания, напитках или пищевых смесях. « Всего сахаров » описывает все сахара в продукте и охватывает сахара, полученные из всех ингредиентов.Например, твердые вещества кукурузного сиропа в основном состоят из крахмала с небольшими количествами моно- и дисахаридов. Всего сахаров также включает добавленных сахаров . « Добавленные сахара » — это сахара, которые добавляют в пищу, как правило, для улучшения вкуса. К ним относятся, например, столовый сахар, мед или сироп агавы.

Эта таблица показывает вам, на 100 калорий, сколько граммов из общих сахаров и добавленных сахаров содержится в каждом продукте Neocate. (Для детской смеси 100 калорий составляют 5 жидких унций; а для Neocate Junior и Splash 100 калорий составляют ~ 3.3 жидких унции)

Столовый сахар — углеводы в Neocate

Продукты Neocate	Углеводы источник (и)	Всего сахаров (на 100 калорий)	Добавленные сахара (на 100 калорий)
Neocate ® Syneo ® Младенец	Сухие вещества кукурузного сиропа Фруктоолигосахариды (пребиотик) Инулин (пребиотик)	0.95 г	Нет
Neocate ® DHA / ARA для младенцев		0,97 г	Нет
Neocate ® Nutra	Сухие вещества кукурузного сиропа Рисовый крахмал Сахар	2,6 г	1,9 г
Neocate ® Junior, без ароматизаторов (без пребиотических волокон)	Сухие вещества кукурузного сиропа Мальтодекстрин	0.94 г	Нет
Neocate ® Junior с пребиотиками, без ароматизаторов	Сухие вещества кукурузного сиропа Фруктоолигосахариды (пребиотик) Инулин (пребиотик) Мальтодекстрин	0,94 г	Нет
Neocate ® Всплеск без ароматизаторов	Мальтодекстрин (из кукурузы) Сахар	5.2 г	4,7 г
Neocate ® Младший Ваниль Клубника Шоколад тропический	Сухие вещества кукурузного сиропа Фруктоолигосахариды (пребиотик) Инулин (пребиотик) Мальтодекстрин	0,94 г	Нет
Neocate ® Всплеск Апельсин-ананас Тропические фрукты	Мальтодекстрин (из кукурузы) Сахар	5.1 г	4,7 г
Neocate ® Splash, Виноград	Мальтодекстрин (из кукурузы) Сахар	5,3 г	4,7 г

Углеводы в Neocate: Почему вы добавляете сахар в некоторые продукты Neocate?

В отличие от других формул, формулы на основе аминокислот, простые или не ароматизированные, могут иметь горький или кислый вкус.(Маленькие младенцы, кажется, не замечают этого.) Это потому, что аминокислоты, которые на 100% неаллергенны, являются источником белка. Наша команда разработчиков добавляет искусственные ароматизаторы для создания ароматизированных версий для детей с лучшим вкусом. Иногда добавляют сахар, чтобы сбалансировать ароматизированные версии и сделать их лучше.

Вам действительно нужно употреблять сахар?

Некоторые родители спрашивают, нужно ли вообще использовать сахар или искусственные подсластители. Для ароматизированных версий необходима сладость, чтобы вкус был наилучшим.Мы используем безопасные и одобренные искусственные подсластители, и только по одному на каждый продукт, который хорошо сочетается с ароматом. (Некоторые семьи предпочитают избегать определенных искусственных подсластителей, следовательно, только по одному на аромат!)

Многие родители и медицинские работники были удивлены прекрасным вкусом наших детских смесей без ароматизаторов. Неароматизированные версии Neocate Junior и Neocate Splash обладают мягким и приятным вкусом без использования искусственных подсластителей. Мы добавляем немного сахара в Neocate Splash, чтобы сбалансировать вкусовой профиль и избежать горького или кислого вкуса.

Что делать, если я не хочу добавлять сахар?

Можно приготовить ароматизированные смеси без добавления сахара, но результат не всегда будет лучшим. Это потому, что для отказа от сахара обычно требуется 2+ искусственных подсластителя. Поскольку некоторые родители и опекуны предпочитают один искусственный подсластитель, мы придерживаемся именно этого. Версии, сделанные с 2+ искусственными подсластителями, как правило, очень сладкие на вкус.

В Neocate Junior есть отличная формула дегустации, БЕЗ добавления сахара и только одного искусственного подсластителя.В Neocate Splash мы комбинируем один искусственный подсластитель плюс немного сахара для сбалансированного вкуса. Если мы можем сделать формулу с приятным вкусом без добавления сахара, мы это сделаем. Но если он не соответствует детским стандартам, мы этого не сделаем!

Каждая ароматизированная формула Neocate подтверждена тщательным тестированием вкуса и улучшением вкуса. Мы предлагаем несколько вариантов без ароматизаторов для семей, которым нужна гипоаллергенная формула без каких-либо искусственных подсластителей. У нас также есть ароматизированные формулы Neocate Junior без добавления сахара.

В этой таблице показано, какие продукты Neocate содержат один искусственный подсластитель и, если да, то какой подсластитель:

Продукты Neocate	Искусственный подсластитель
Neocate ® Syneo ® Младенец	Нет
Neocate ® DHA / ARA для младенцев	Нет
Neocate ® Nutra	Нет
Neocate ® Junior, без ароматизаторов (без пребиотической клетчатки)	Нет
Neocate ® Junior с пребиотиками, без ароматизаторов	Нет
Neocate ® Всплеск без ароматизаторов	Нет
Neocate ® Junior, Tropical	Ацесульфам Калий
Neocate ® Junior, шоколадный	Сукралоза
Neocate ® Junior, Ваниль	Сукралоза
Neocate ® Junior, клубника	Сукралоза
Neocate ® Splash, Виноград	Сукралоза
Neocate ® Splash, апельсин-ананас	Сукралоза
Neocate ® Splash, тропические фрукты	Ацесульфам Калий

— Роб МакКэндлиш, RDN

Последнее обновление: май 2020 г.

Опубликовано: 21.02.2017

органическая химия — Как распознать молекулу углеводов?

Название «углевод», что буквально означает «гидрат углерода», происходит из-за их химического состава, который составляет примерно $ \ ce {(C.h3O) _n} $ , где $ n \ ge 3 $. Основные углеводные единицы — моносахариды.

Моносахариды или простые сахара представляют собой альдегидные или кетоновые производные многоатомных спиртов с прямой цепью, содержащих не менее трех атомов углерода. Такие вещества, например, D-глюкоза и D-рибулоза, не могут быть гидролизованы до
образуют более простые сахариды.

Примеры моносахаридов:

Классификация

Моносахариды классифицируются по химическому
природа их карбонильной группы и количество их атомов C.

Если карбонильная группа представляет собой альдегид, как в глюкозе, сахар представляет собой альдозу . Если карбонильная группа представляет собой кетон, как в рибулозе, сахар представляет собой кетозу . Самые маленькие моносахариды с тремя атомами углерода — это триозы.

С четырьмя, пятью, шестью, семью и т. Д. Атомами углерода являются, соответственно, тетрозы,
пентозы, гексозы, гептозы и т. д. Эти термины могут быть объединены так, что, например, глюкоза представляет собой альдогексозу, тогда как рибулоза представляет собой кетопентозу.

Однако есть похожие молекулы с разными атомами, например азот, которые также считаются углеводами. Класс полисахаридов, известный как гликозаминогликаны (неразветвленные полисахариды с чередующимися остатками уроновой кислоты и гексозамина). Практическими примерами являются гиалуроновая кислота (связанный дисахарид).
единицы, которые состоят из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина) и гепарина (сульфатированные дисахаридные единицы):

Тем не менее, когда углеводы связываются с другими молекулами с образованием других более новых связей, им дают другие названия и не обязательно являются углеводами, но получают новые имена — хорошим примером являются гликопротеины (белки, ковалентно связанные с углеводами.)

Номер ссылки

Biochemistry Voet and Voet, Grisham

Углеводы

---

УГЛЕВОДОВ

На Земле примерно 92 встречающихся в природе элемента, но, что интересно, только 4 (кислород, углерод, водород и азот) составляют около 96% массы человеческого тела. Эти элементы объединяются, образуя биомолекулы, поддерживающие жизнь, которые можно разделить на четыре группы: углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты.Углеводы, белки и липиды используются клетками в качестве строительных блоков для клеток или для получения энергии, в то время как нуклеиновые кислоты являются основой генетического материала. Углеводы — самая распространенная из биомолекул. Каждый год Земля преобразует более 100 миллиардов метрических тонн CO ₂ и H ₂ O в углеводы. Если бы мы идентифицировали самую важную углеводную молекулу на планете с точки зрения ее способности поддерживать жизнь, мы, несомненно, выбрали бы моносахарид глюкозу.Без глюкозы не могла бы существовать почти вся известная нам животная жизнь.

Есть три основных класса углеводов; моносахаридов , дисахаридов, и полисахаридов . Эта классификация основана на том, сколько субъединиц составляют молекулу. Название «сахарид» происходит от греческого, что означает сахар. Моносахариды — это простейшая форма углеводов, состоящая из одной молекулы или субъединицы. Дисахариды состоят из два моносахарида, связанных вместе, и полисахариды состоят из 3 или более моносахаридов, связанных вместе.Теперь мы рассмотрим каждый из этих типов углеводов.

МОНОСАХАРИДЫ

Моносахариды (моно = один, сахарид = сахар) являются основными субъединицами углеводов. Они содержат от 3 до 7 атомов углерода и имеют общую формулу (CH ₂ O) _n , где n находится в диапазоне от 3 до 7 (5 или 6 являются наиболее распространенными). Например, если n = 6, формула для моносахарида будет C ₆ H ₁₂ O ₆ , а если n = 5, формула будет C ₅ H ₁₀ O _5. Надеюсь, очевидно, что моносахариды содержат значительное количество кислорода, по одному на каждый углерод в молекуле. Углеводы имеют самое высокое соотношение кислорода к углероду среди всех важных органических молекул. Общие моносахариды включают: глюкозу, фруктозу, галактозу, рибозу и дезоксирибозу. Обратите внимание, что название каждого из этих сахаров оканчивается суффиксом -ose. Этот суффикс -ose означает полный, в частности, полный кислорода. Названия большинства сахаров заканчиваются этим суффиксом.

Структуры трех распространенных моносахаридов показаны на рисунке ниже. Обратите внимание, что молекулы могут существовать в двух разных формах. Когда они находятся в сухом или порошкообразном состоянии, они существуют в виде линейной молекулы (вверху), но при растворении в воде они принимают кольцевую форму, причем кислород является одним из членов кольца (внизу). Поскольку все молекулы в нашем организме существуют в виде водных растворов, кольцевидная форма — это то, как мы находим моносахариды в организме. Также обратите внимание, что все три из этих соединений имеют 6 атомов углерода, следовательно, они имеют одинаковую молекулярную формулу: C ₆ H ₁₂ O ₆ .Однако их структурные формулы различны (см. Рисунок ниже). Молекулы, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но разные структурные формулы, известны как изомеры. Несмотря на то, что каждый из них имеет 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, они обладают очень разными биологическими действиями из-за их различных структурных форм. Например, есть определенные носители, которые могут переносить глюкозу в клетку, но не переносят фруктозу.

Глюкоза, также называемая декстрозой, является преобладающим сахаром в нашей крови.Когда мы говорим об уровне сахара в крови, на самом деле мы говорим об уровне глюкозы в крови. Мы получаем глюкозу в основном в результате переваривания дисахаридов и полисахаридов. Как только эти углеводы расщепляются до глюкозы в тонком кишечнике, глюкоза всасывается в кровь и транспортируется к различным органам тела. Там он может метаболизироваться тканями, чтобы обеспечить топливо для клеточного метаболизма, или, если он не нужен немедленно для метаболизма, он может храниться в виде гликогена (подробнее об этом сложном углеводе позже) в печени и мышцах или преобразовываться в триглицериды. (жир) и хранится в жировых клетках.Когда уровень глюкозы в крови становится низким (как это бывает в постное воскресенье), гликоген в печени может расщепляться, чтобы высвободить глюкозу в кровь, или организм может фактически производить новые молекулы глюкозы из белков в процессе, называемом глюконеогенез.

Другие моносахариды, о которых нам нужно знать, — это фруктоза и галактоза (6 углеродных сахаров или гексозы ), которые являются субъединицами важных дисахаридов. Также рибоза и дезоксирибоза (5 углеродных сахаров или пентозы ), которые являются важными компонентами нуклеиновых кислот.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показаны линейные и кольцевые структуры трех распространенных моносахаридов. Все они имеют одинаковую молекулярную формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но имеют разную структуру (красный цвет) и, следовательно, являются изомерами друг друга.

ДИСАХАРИДЫ

Дисахариды (Di = 2, сахарид = сахар) образуются, когда две молекулы моносахарида связаны вместе.Как показано на рисунке ниже, когда два моносахарида связаны вместе, одним из продуктов реакции является вода. Поскольку вода удаляется для связывания субъединиц вместе, реакция называется дегидратационным синтезом реакцией . Это распространенный тип реакции синтеза, который мы снова увидим, когда узнаем об образовании липидов и белков.

Изображение создано MG, 2013

Реакция синтеза дегидратации объединяет два моносахарида (глюкозу) с образованием дисахарида (мальтозы).

Мы обсудим три важных дисахрида; сахароза, лактоза и мальтоза . Во всех трех из этих дисахаридов глюкоза является одним из моносахаридов, из которых они состоят. На рисунке ниже показана структура этих дисахаридов, а в таблице 1 представлены их характеристики.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показаны структуры трех распространенных дисахаридов.Все они содержат глюкозу в качестве одной из своих субъединиц, разница между ними — вторая субъединица.

Таблица 1. Характеристики трех распространенных дисахаридов.

Имя	Комбинированные моносахариды	Информация о пищевой ценности
Сахароза	Глюкоза + фруктоза	Самый распространенный диетический дисахарид.Естественно содержится в свекольном и тростниковом сахаре, коричневом сахаре, кленовом сиропе и меде. Вы знаете его как столовый сахар.
Лактоза	Глюкоза + галактоза	Содержится в молочных продуктах.Это наименее сладкий из дисахаридов.
Мальтоза	Глюкоза + глюкоза	Содержится в продуктах питания, включая сухие завтраки, прорастающие семена и пиво.

Только моносахариды могут всасываться из пищеварительного тракта в кровь, поэтому для того, чтобы попасть в организм, дисахариды сначала должны быть расщеплены на их моносахаридные субъединицы. В тонком кишечнике есть специфические ферменты для каждого из них: сахароза, для переваривания сахарозы, лактаза, для переваривания лактозы и мальтаза, для переваривания мальтозы. Реакция переваривания по существу является обратной реакцией синтеза дегидратации, т.е.е. вода снова добавляется в связь, чтобы разорвать ее. Этот тип реакции называется реакцией гидролиза . На рисунке ниже показан пример реакции гидролиза. Поскольку дисахариды легко перевариваются и быстро всасываются в кровь, их, наряду с моносахаридами, часто называют простыми сахарами .

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На изображении выше показана реакция гидролиза.Связи между мономерами в полимере могут быть разорваны ферментативным добавлением воды к связям.

Вы можете знать кого-то с непереносимостью лактозы или у вас самих может быть непереносимость лактозы. Большинство млекопитающих не потребляют молоко, когда становятся взрослыми и больше не нуждаются в ферменте для переваривания лактозы, поэтому организм перестает вырабатывать фермент. Если лактоза не расщепляется на моносахаридные субъединицы, она не может абсорбироваться и переходит в толстый кишечник. Бактерии, живущие в толстом кишечнике, любят лактозу и начинают ее есть.К сожалению, когда они едят много лактозы, они выделяют много газа. Кроме того, лактоза втягивает воду в толстый кишечник путем осмоса. Симптомы непереносимости лактозы включают вздутие живота, диарею, спазмы в животе, метеоризм (газы) и тошноту. Симптомы возникают из-за того, что непереваренная лактоза попадает в толстую кишку. Во всем мире около 75% взрослого населения в той или иной степени страдает непереносимостью лактозы, однако заболеваемость сильно различается от страны к стране (см. Рисунок ниже).Как правило, у северных европейцев и их потомков самый низкий уровень заболеваемости, в основном из-за того, что в их культуре крупный рогатый скот и козы были одомашнены давно, а молочные продукты этих животных остаются важным источником питания. Хотя это не изображено на картах, племена масаи в Восточной Африке также демонстрируют низкий уровень непереносимости лактозы, что также связано с их традицией выращивания крупного рогатого скота и коз для производства молочных продуктов.

Распространенность непереносимости лактозы во всем мире.Изображение загружено с Wikimedia Commons, декабрь 2013 г .: Автор: NmiPortal; Сайт: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Worldwide_prevalence_of_lactose_intolerance_in_recent_populations.jpg; Лицензия: Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported

ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды представляют собой длинные цепи моносахаридных субъединиц, связанных вместе посредством реакций синтеза дегидратации. Эти цепи могут насчитывать от трех до тысяч субъединиц.Полисахариды — это то, что мы называем сложными углеводами . В зависимости от их функции полисахариды можно классифицировать как запасные молекулы или как структурные молекулы. Полисахариды хранения включают крахмал и глюкоген. Крахмал представляет собой крупный полимер субъединиц глюкозы и является формой хранения глюкозы в растениях. Источники включают семена, зерно, кукурузу, бобы, картофель и рис.

На самом деле существует два типа крахмала: амилоза и амилопектин. Амилоза представляет собой длинную неразветвленную цепь субъединиц глюкозы. Амилопектин, , с другой стороны, имеет разветвленную структуру (см. Рисунок ниже). Именно доля каждой формы крахмала в конкретной пище определяет ее способность к перевариванию. Пища с большим количеством амилопектина переваривается и всасывается быстро, тогда как продукты с более высоким уровнем амилозы расщепляются медленнее.

Гликоген — форма хранения углеводов у животных.Гликоген, как и крахмал, представляет собой полимер субъединиц глюкозы. Он похож по структуре на амилопектин, но еще более разветвлен. Мы храним гликоген в первую очередь в печени и скелетных мышцах. Гликоген в скелетных мышцах может быть истощен всего за 1 час упражнений на повышение энергии. С другой стороны, во время голодания гликогена в печени хватит на 12-24 часа. Это неуверенное ощущение, которое вы испытываете в конце голодания в постное воскресенье, во многом связано с истощением ваших запасов гликогена.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показано разветвление в молекуле полисахарида.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

На этом изображении выше показаны разные степени разветвления амилозы, амилопектина и гликогена.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

Еще один рисунок, показывающий уровни разветвления крахмала, гликогена и целлюлозы.

Разветвленная структура гликогена позволяет ферментам легко расщепляться в организме с высвобождением глюкозы, чтобы ее можно было использовать для получения энергии. Гликоген, накопленный в мышцах, обеспечивает энергию, необходимую мышцам для физических упражнений, особенно высокоинтенсивных и выносливых. Гликоген, хранящийся в печени, используется для обеспечения энергией других тканей, таких как нейроны нервной системы.

Важным структурным полисахаридом является целлюлоза .Целлюлоза является важной структурной молекулой в растениях и обеспечивает волокон , которые нам необходимы в нашем рационе. Целлюлоза — это полимер глюкозы. Однако, в отличие от крахмала и гликогена, у нас нет ферментов для переваривания целлюлозы. Это связано с различием в конфигурации связей между мономерами глюкозы (см. Рисунок ниже). Целлюлоза образует структурные компоненты стенок растительных клеток. Его особенно много в листовых овощах и цельнозерновых. Хотя мы не можем переваривать клетчатку для получения энергии, она обеспечивает объем стула и может снизить риск некоторых заболеваний, таких как дивертикулярная болезнь и рак толстой кишки.

Изображение создано MG, 2013

На изображении выше показано связывание мономеров глюкозы в целлюлозе. Обратите внимание, что конфигурация отличается от конфигурации крахмала и гликогена (см. Рисунок выше). У нас нет ферментов для переваривания связей в целлюлозе.

Изображение создано студенткой BYU-I Ханной Краудер, 2013 г.

ЗДОРОВЬЕ

Можно с уверенностью сказать, что углеводы являются важной частью здорового питания, хотя одни углеводы лучше других.Когда мы потребляем простые сахара, они быстро всасываются, и уровень сахара в крови быстро повышается. Это, в свою очередь, приводит к секреции большого количества инсулина с последующим быстрым падением сахара в крови. Это, наверное, не идеально. Действительно, недавнее исследование ¹ показало, что употребление всего одного сладкого безалкогольного напитка в день увеличивает риск развития ишемической болезни сердца на 20% у мужчин. Также было показано, что употребление сахаросодержащих безалкогольных напитков увеличивает частоту ожирения, что увеличивает риск диабета 2 типа.С другой стороны, сложные углеводы, содержащиеся в цельнозерновых, обычно полезны для здоровья.

Одной из актуальных тем, вызывающих большой интерес, является кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы производится из кукурузного крахмала, который представляет собой полимер глюкозы. Крахмал гидролизуют для разделения мономеров глюкозы, а затем химически обрабатывают для преобразования части глюкозы во фруктозу. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы состоит из 55% фруктозы и 45% глюкозы. Фруктоза обрабатывается организмом иначе, чем глюкоза.В то время как глюкоза может поступать почти во все клетки организма (некоторым клеткам требуется небольшая помощь инсулина, чтобы усвоить глюкозу), фруктоза метаболизируется почти исключительно в печени. Кажется, появляется все больше свидетельств того, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы может быть вредным для нас. В недавнем исследовании на крысах, сравнивавшем кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы и сахарозу, крысы, потребляющие кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы, имели больший набор веса, повышенное количество висцерального жира (жира вокруг наших органов брюшной полости) и повышение уровня циркулирующих триглицеридов. ² (триглицериды являются основным компонентом жира в наших жировых клетках).Хотя есть те, кто все еще утверждает, что кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы для вас не хуже, чем сахароза, растущее количество доказательств, похоже, предполагает иное. Итак, в следующий раз, когда вы сядете с бокалом хорошего холодного Sprite, подумайте о том, что вы можете сделать со своим телом.

Список литературы

1. Koning, L. de, et al. Потребление сладкого напитка, случай ишемической болезни сердца и биомаркеры риска у мужчин. Тираж 12.03.2012 г.

3.Bocarsly, M.E. et al. Кукурузный сироп с высоким содержанием фруктозы вызывает у крыс характеристики ожирения: увеличение массы тела, повышение уровня судьбы и уровень триглицеридов. Фармакология, биохимия и поведение. 97: 101-106-2012

** Вы можете использовать кнопки ниже, чтобы перейти к следующему или предыдущему чтению в этом модуле **

Распечатать эту страницу

Химия углеводов | Протокол

21.5: Химия углеводов

Углеводы являются важной частью рациона человека и животных. Зерновые, фрукты и овощи являются естественными источниками углеводов, которые обеспечивают организм энергией, особенно за счет глюкозы, простого сахара, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Стехиометрическая формула (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле, представляет собой углеводы.Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и вода («гидрат»). Углеводы можно разделить на простые и сложные. Моносахариды и дисахариды — простые углеводы. Полисахариды — это сложные углеводы.

Моносахариды

Моносахариды — это простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), это альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), это кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они могут быть триозами (три атома углерода), пентозами (пятью атомами углерода) и / или гексозами (шестью атомами углерода).

Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды. Глюкоза, галактоза и фруктоза — изомерные моносахариды (гексозы), что означает, что они имеют одинаковую химическую формулу, но имеют немного разные структуры.Глюкоза и галактоза — это альдозы, а фруктоза — кетоза.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул. В водных растворах они обычно находятся в кольцевой форме. Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильных групп (ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится ниже углерода номер 1 в сахаре, она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, она находится в положении бета ( β ).

Дисахариды

Дисахариды образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (или реакции конденсации или синтеза дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида объединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Это называется гликозидной связью. Гликозидные связи (или гликозидные связи) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, представляет собой полисахарид. Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

Растения хранят крахмал в виде сахаров. В растениях эти сахара содержат смесь амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены гликозидными связями α 1-4 или α 1-6. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи.

Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц.Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Целлюлоза в основном состоит из клеточной стенки растений.