Углеводы таблица биология: Углеводы (тема биологии, 9 класс)

Углеводы клетки их функции, классификация

Углеводы (сахара) — это органические вещества, которые содержат карбонильную группу (=С=O) и несколько гидроксильных групп. Общая формула углеводных соединений записывается как С_x(Н₂О)_y где x и y могут иметь разные значения. Все углеводы являются либо альдегидами, либо кетонами, а в их молекулах всегда имеется несколько гидроксильных групп, т. е. они одновременно являются и многоатомными спиртами.

Классификация углеводов химическая

Углеводы подразделяют на три главных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Таблица классификация углеводов, их структура, функции

Классификация углеводов	Особенности строения, структура, функции	Представители
Моносахариды (растворимые углеводы)	Это соединения, в основе которых лежит неразветвленная углеродная цепочка, при одном из атомов углерода которой находится карбонильная группа (=С=O), а при всех остальных — по одной гидроксогруппе (-ОН). В зависимости от числа атомов углерода выделяют триозы (х = 3), тетрозы (х = 4), пентозы (х = 5), гексозы (х = 6) и т. д. В зависимости от того, входит в состав моносахарида альдегидная (-CНO) или кетогруппа (-CO-), их разделяют на альдозы (R-CHO) и кетозы (R1-CO-R2). Стереоизомерия моносахаридов — все изомеры моносахаридов делятся на D- и L- формы по сходству расположения ОН-группы, они одинаковы по составу и молек. массе, но различны по строению или расположению атомов. Ниже пример слева D-глицеральдегид, а справа L-глицеральдегид	Глюкоза, фруктоза, пентоза
Олигосахариды (дисахариды)	Олигосахариды — это короткие (часто из 6-12 единиц) продукты конденсации моносахаридов. Они могут связываться с белками (гликопротеины) или липидами (гликолипиды) и формировать гликокаликс — внешнюю оболочку животной клетки. Они также играют важную роль в межклеточном узнавании и в иммунном ответе. Среди дисахаридов наиболее распространены мальтоза, лактоза и сахароза:  глюкоза + глюкоза = мальтоза; глюкоза + галактоза = лактоза; глюкоза + фруктоза = сахароза.  В природных дисахаридах кольца моносахаридов объединены гликозидными связями. Они чаще всего образуются между альдегидной или кетогруппой (т.е. редуцирующей группой) одного моносахарида и гидроксильной группой другого.	Мальтоза, сахароза, лактоза
Полисахариды	Полисахариды являются биологическими полимерами, образующиеся из моносахаридных субъединиц (мономеров) путем гликозидного связывания, в первую очередь D-глюкозы. Субъединицы объединяются путем конденсации (реакция сопровождается выделением молекул воды), а разделяются путем гидролиза (разрушение связей с участием воды). Плохо растворяются в воде. Необходимы для жизнедеятельности животных и растений.	целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин.

Таблица углеводов и их функции 

Углевод	Функции и строение углеводов
Углеводы моносахариды
Глюкоза (декстроза или D-глюкоза)	Представляет собой моносахарид (одиночный сахар) с эмпирической формулой СnН2nОn. Она относится к гексозам, так как их молекулы имеют шесть атомов углерода. Наиболее распространенный дыхательный субстрат (т.е. источник энергии). источник энергии живых организмов — входит в состав переносчиков электронов NAD, РАD и NADР и переносчика энергии аденозинтрифосфата (АТР).
Фруктоза	Изомер глюкозы СnН2nОn , один из наиболее распространенных  в природе сахаров. Компонент семенной жидкости. Пищевым источником являются фрукты. Примерно 1 из 20000  человек страдает непереносимостью фруктозы, которая может привести к повреждению печени и почек или к гипогликемии.
Углеводы олигосахариды
Сахароза (глюкозо-фруктоза)	Наиболее распространена в растениях. Сахарозу получают обычно из сахарного тростника и сахарной свеклы и используют как подсластитель.
Лактоза (глюкозо-галактоза)	Источник углеводов для детенышей млекопитающих. В молоке содержится около 5% лактозы.
Углеводы полисахариды
Крахмал	Крахмал состоит из двух полимеров а-глюкозы: амилоза обычно содержит около 300 молекул глюкозы, соединенных а-1,4-гликозидными связями. Из-за массивных боковых цепей на стороне -СН2ОН молекула принимает форму спирали (наиболее удачна для упаковки большого количества субъединиц в ограниченном пространстве). Поскольку молекула крахмала имеет так мало свободных концов, гидролизующий фермент амилаза имеет мало доступных точек для ее расщепления. Благодаря этому крахмал — превосходное запасное вещество.
Амилопектин	Это разветвленная цепь, включающая до 1500 глюкозных субъединиц. Отдельные а-1,4-цепи связаны между собой а-1,6-гликозидными связями.
Гликоген	Это полимер а-глюкозы, очень похожий на амилопектин, но с гораздо меньшим количеством поперечных связей и с более короткими а-1,4-цепями. Это больше подходит животным клеткам, которые запасают питательные вещества на менее долгие сроки, чем растительные клетки.
Целлюлоза	Целлюлоза — это полимер глюкозы, соединенной β-1,4-гликозидными связями. При β-конформации каждая последующая субъединица переворачивается, так что полимер имеет форму прямой цепи. Затем параллельные полисахаридные цепи связываются поперечными водородными связями. Такое поперечное связывание предотвращает проникновение воды. Целлюлоза очень устойчива к гидролизу и, следовательно, является прекрасной структурной молекулой (целлюлозные клеточные стенки). Она идеальна для растений, которые легко могут синтезировать большое количество углеводов.
Хитин	Структурный полисахарид низших растений, грибов и беспозвоночных животных (роговые оболочки членистоногих — насекомых и ракообразных). Хитин, подобно целлюлозе в растениях, выполняет опорные и механические функции в организмах грибов и животных. Молекула хитина построена из остатков N-ацетил-D-глюкозамина, связанных между собой β-1,4-гликозидными связями.

Основные общие функции углеводов

1. Структурную (клеточные стенки растений, бактерий, грибов; наружный скелет членистоногих).

2. В составе гликокаликса животных клеток определяют антигенные свойства клеток, их способность «узнавать» друг друга.

3. Являются важным компонентом соединительной ткани позвоночных животных.

4. Выполняют защитную функцию (у животных — гепарин как ингибитор свертывания крови, у растений — камеди и слизи, образующиеся в ответ на повреждения тканей).

5. Полисахариды являются запасными питательными веществами всех организмов, играя роль важнейших поставщиков энергии при окислении в процессах брожения, гликолиза, дыхания (энергетическая ценность глюкозы составляет 17,6 кДж/моль).

6. Рибоза и дезоксирибоза являются компонентами нуклеотидов, образующих нуклеиновые кислоты.

7. В различных процессах хчетаболизма углеводы могут превращаться в аминокислоты (далее в белки) и жиры.

_______________

Источник информации:

1. Биология человека в диаграммах / В.Р. Пикеринг — 2003.

2. Общая биология / Левитин М. Г. — 2005.

3. Биохимия в схемах и таблицах / И. В. Семак — Минск — 2011.

Изучаем биологию: Углеводы

Главными источниками углеводов из пищи являются: хлеб, картофель, макароны, крупы, сладости. Чистым углеводом является сахар. Мёд, в зависимости от своего происхождения, содержит 70—80 % сахара.К углеводной группе, кроме того, примыкают и плохо перевариваемые человеческим организмом клетчатка и пектины.

Из всех потребляемых человеком пищевых веществ углеводы, несомненно, являются главным источником энергии. В среднем на их долю приходится от 50 до 70% калорийности дневных рационов. Несмотря на то, что человек потребляет значительно больше углеводов, чем жиров и белков, их резервы в организме невелики. Это означает, что снабжение ими организма должно быть регулярным.

Потребности в углеводах в очень большой степени зависят от энергетических трат организма. В среднем у взрослого мужчины, занятого преимущественно умственным или легким физическим трудом, суточная потребность в углеводах колеблется от 300 до 500 г. У работников физического труда и спортсменов она значительно выше. В отличие от белков и в известной степени жиров, количество углеводов в рационах питания без вреда для здоровья может быть существенно снижено. Тем, кто хочет похудеть, стоит обратить на это внимание: углеводы имеют главным образом энергетическую ценность. При окислении 1 г углеводов в организме освобождается 4,0 – 4,2 ккал. Поэтому за их счет легче всего регулировать калорийность питания.

Углеводы (сахариды) — общее название обширного класса природных органических соединений. Общую формулу моносахаридов можно написать как С_n(Н₂О)_n. В живых организмах наиболее распространены сахара с 5-ю (пентозы) и с 6-ю (гексозы) атомами углерода.

Углеводы делятся на группы:

Простые углеводы легко растворяются в воде и синтезируются в зелёных растениях. Кроме небольших молекул, в клетке встречаются и крупные, они являются полимерами. Полимеры – это сложные молекулы, состоящие из отдельных «звеньев», соединенных друг с другом. Такие «звенья» называются мономерами. Такие вещества, как крахмал, целлюлоза и хитин, являются полисахаридами – биологическими полимерами.

К моносахаридам относятся глюкоза и фруктоза, придающие сладость фруктам и ягодам. Пищевой сахар сахароза состоит из ковалентно присоединенных друг к другу глюкозы и фруктозы. Подобные сахарозе соединения называются дисахаридами. Поли-, ди- и моносахариды называют общим термином – углеводы. К углеводам относятся соединения, обладающие разнообразными и часто совершенно различными свойствами.

Таблица:   Многообразие углеводов и их свойства.

Группа углеводов	Примеры углеводов	Где встречаются	свойства
моносахара	рибоза	РНК	Сладкие на вкус, растворимые в воде, кристаллические,
	дезоксирибоза	ДНК
	глюкоза	Свекловичный сахар
	фруктоза	Фрукты, мед
	галактоза	В состав лактозы молока
олигосахариды	мальтоза	Солодовый сахар	Сладкие на вкус, растворимые в воде, кристаллические,
	сахароза	Тростниковый сахар
	Лактоза	Молочный сахар в молоке
Полисахариды (построены из линейных или разветвленных моносахаров)	крахмал	Растительный запасной углевод	Не сладкие, белого цвета, не растворяются в воде.
	гликоген	Запасной животный крахмал в печени и мышцах
	Клетчатка (целлюлоза)	Это строительный растительный углевод. Древесина растений
	хитин	Это строительный животный углевод. Панцирь и наружный скелет членистоногих, грибы
	муреин	Строительный углевод в стенках бактерий

В организме углеводы выполняют ряд важных функций.

1. Энергетическая функция

При распаде и окислении углеводов выделяется энергия, которую организм использует для своих нужд. В среднем при окислении 1 г углеводов выделяется 4,1 килокалории (17,6 кДж) и 0,4 г воды. Для многих клеток человека (например, клеток мозга и мышц) глюкоза, приносимая кровью, служит главным источником энергии. Крахмал и очень похожее на него вещество животных клеток – гликоген – являются полимерами глюкозы, они служат для запасания ее внутри клетки.

2. Структурная функция, то есть участвуют в построении разных клеточных структур.

Полисахарид целлюлоза образует клеточные стенки растительных клеток, отличающиеся твердостью и жесткостью, она – один из главных компонентов древесины. Другими компонентами являются гемицеллюлоза, также принадлежащая к полисахаридам, и лигнин (он имеет не углеводную природу). Хитин тоже выполняет структурные функции. Хитин выполняет опорную и защитную функции.Клеточные стенки большинства бактерий состоят из пептидогликана муреина – в состав этого соединения входят остатки как моносахаридов, так и аминокислот.

3.      Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток защитные образования — шипы, колючки и др.).

Общая формула глюкозы – С₆Н₁₂О₆, это альдегидоспирт. Глюкоза содержится во многих фруктах, соках растений и цветочном нектаре, а также в крови человека и животных. Содержание глюкозы в крови поддерживается на определенном уровне (0,65–1,1 г на л). Если искусственно снизить его, то клетки мозга начинают испытывать острое голодание, которое может закончиться обмороком, комой и даже смертельным исходом. Длительное повышение содержания глюкозы в крови тоже отнюдь не полезно: при этом развивается заболевание сахарный диабет.

Млекопитающие, и человек в том числе, могут синтезировать глюкозу из некоторых аминокислот и продуктов расщепления самой глюкозы – например, молочной кислоты. Они не умеют получать глюкозу из жирных кислот, в отличие от растений и микробов.

Взаимопревращения веществ.

Избыток белка——углеводы

Избыток жиров—————углеводы

Углеводы. Простые и сложные углеводы, их роль

Что такое углеводы

Углеводы — это органические вещества (биологические молекулы),
состоящие из углерода, водорода и кислорода.
Как правило, пропорция этих веществ в молекуле
выражается формулой C_m(H₂O)_n,
т.е. углерод + вода — откуда и пошло название углевод.

Например, химическая формула
глюкозы (простого углевода)
C₆H₁₂O₆.

Функции углеводов в организме (биологическая роль)

Углеводы преимущественно используются организмом в качестве
источника энергии. Например, упрощённо процесс получения энергии из
глюкозы (основого и наиболее универсального углевода для человека и животных)
можно проиллюстрировать химической формулой:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6H₂O + 6CO₂ + Энергия.

Т.е. глюкоза окисляется с образованием энергии, воды и углекислого газа.

В организме из углеводов также могут синтезироваться липиды и некоторые аминокислоты. И углеводы входят в состав некоторых компонентов клеток.

Список продуктов с большим количеством углеводов

Таблица содержания углеводов в продуктах питания.

18", "dnorm":"310", "round":"1", "unitRu":"г", "unitEn":"g", "use":"chart" }}»>

8", "dnorm":"310", "round":"1", "unitRu":"г", "unitEn":"g", "use":"chart" }}»>

89", "dnorm":"310", "round":"1", "unitRu":"г", "unitEn":"g", "use":"chart" }}»>

57", "dnorm":"310", "round":"1", "unitRu":"г", "unitEn":"g", "use":"chart" }}»>

№	Количество углеводов		Доля от суточной нормы на 100 г
1	Фруктоза заменитель сахара	100,0 г	32,3%
2	Стевия (сахарозаменитель) заменитель сахара	100,0 г	32,3%
4	Сахар коричневый	98,1 г	31,6%
6	Яблоки сушёные	93,5 г	30,2%
8	Крахмал кукурузный	91,3 г	29,4%
10	Конфеты Skittles	90,8 г	29,3%
12	Воздушный рис готовый к употреблению	89,8 г	29,0%
14	Аспартам заменитель сахара	89,1 г	28,7%
16	Тапиока в сухом виде	88,7 г	28,6%
18	Мука арроурут	88,2 г	28,4%
20	Персик сушёный	83,2 г	26,8%
21	Крахмал картофельный	83,1 г	26,8%
23	Клюква сушёная	82,8 г	26,7%
24	Мука кукурузная	82,8 г	26,7%
26	Хлебцы ржаные	82,2 г	26,5%
28	Зефир (маршмэллоу)	81,3 г	26,2%
30	Рис пропаренный в сухом виде	80,9 г	26,1%
31	Корица порошок	80,6 г	26,0%
33	Мука рисовая	80,1 г	25,8%
35	Крупа кукурузная сухая	79,9 г	25,8%
37	Морковь сушёная	79,6 г	25,7%
38	Изюм без косточек	79,5 г	25,7%
40	Лапша кукурузная в сухом виде	79,3 г	25,6%
42	Рис круглозёрный в сухом виде	79,2 г	25,5%
44	Попкорн карамельный	79,1 г	25,5%
46	Манго сушёное	78,6 г	25,3%
48	Манка крупа манная сухая	78,0 г	25,2%
50	Попкорн солёный	77,8 г	25,1%

Вся таблица углеводов

Категория продуктов

Все продукты
Мясо
Мясо убойных животных
Мясо диких животных (дичь)
Субпродукты
Мясо птицы (и субпродукты)
Рыба
Морепродукты (все категории)
Моллюски
Ракообразные (раки, крабы, креветки)
Морские водоросли
Яйца, яичные продукты
Молоко и молочные продукты (все категории)
Сыры
Молоко и кисломолочные продукты
Творог
Другие продукты из молока
Соя и соевые продукты
Овощи и овощные продукты
Клубнеплоды
Корнеплоды
Капустные (овощи)
Салатные (овощи)
Пряные (овощи)
Луковичные (овощи)
Паслёновые
Бахчевые
Бобовые
Зерновые (овощи)
Десертные (овощи)
Зелень, травы, листья, салаты
Фрукты, ягоды, сухофрукты
Грибы
Жиры, масла
Сало, животный жир
Растительные масла
Орехи
Крупы, злаки
Семена
Специи, пряности
Мука, продукты из муки
Мука и отруби, крахмал
Хлеб, лепёшки и др.
Макароны, лапша (паста)
Сладости, кондитерские изделия
Фастфуд
Напитки, соки (все категории)
Фруктовые соки и нектары
Алкогольные напитки
Напитки (безалкогольные напитки)
Пророщенные семена
Вегетарианские продукты
Веганские продукты (без яиц и молока)
Продукты для сыроедения
Фрукты и овощи
Продукты растительного происхождения
Продукты животного происхождения
Высокобелковые продукты

Содержание нутриента

ВодаБелкиЖирыУглеводыСахараГлюкозаФруктозаГалактозаСахарозаМальтозаЛактозаКрахмалКлетчаткаЗолаКалорииКальцийЖелезоМагнийФосфорКалийНатрийЦинкМедьМарганецСеленФторВитамин AБета-каротинАльфа-каротинВитамин DВитамин D2Витамин D3Витамин EВитамин KВитамин CВитамин B1Витамин B2Витамин B3Витамин B4Витамин B5Витамин B6Витамин B9Витамин B12ТриптофанТреонинИзолейцинЛейцинЛизинМетионинЦистинФенилаланинТирозинВалинАргининГистидинАланинАспарагиноваяГлутаминоваяГлицинПролинСеринСуммарно все насыщенные жирные кислотыМасляная к-та (бутановая к-та) (4:0)Капроновая кислота (6:0)Каприловая кислота (8:0)Каприновая кислота (10:0)Лауриновая кислота (12:0)Миристиновая кислота (14:0)Пальмитиновая кислота (16:0)Стеариновая кислота (18:0)Арахиновая кислота (20:0)Бегеновая кислота (22:0)Лигноцериновая кислота (24:0)Суммарно все мононенасыщенные жирные кислотыПальмитолеиновая к-та (16:1)Олеиновая кислота (18:1)Гадолиновая кислота (20:1)Эруковая кислота (22:1)Нервоновая кислота (24:1)Суммарно все полиненасыщенные жирные кислотыЛинолевая кислота (18:2)Линоленовая кислота (18:3)Альфа-линоленовая к-та (18:3) (Омега-3)Гамма-линоленовая к-та (18:3) (Омега-6)Эйкозадиеновая кислота (20:2) (Омега-6)Арахидоновая к-та (20:4) (Омега-6)Тимнодоновая к-та (20:5) (Омега-3)Докозапентаеновая к-та (22:5) (Омега-3)Холестерин (холестерол)Фитостерины (фитостеролы)СтигмастеролКампестеролБета-ситостерин (бета-ситостерол)Всего трансжировТрансжиры (моноеновые)Трансжиры (полиеновые)BCAAКреатинАлкогольКофеинТеобромин

Простые и сложные углеводы

Углеводы состоят из повторяющихся звеньев в виде цепочек. Каждое такое
звено называется сахаридом. Организм для получения энергии сначала
разбирает эти звенья (такой процесс называется гидролизом),
а затем подвергает каждое звено гликолизу с последующим получением энергии.

Простые углеводы (быстрые)

Группу простых углеводов составляют моносахариды (один сахарид) и дисахариды (два сахарида).
Их так же называют сахарами, они быстро и легко усваиваются.

Моносахариды

Простейшие углеводы состоят всего из одного сахарида и поэтому
получили название моносахариды (такие углеводы уже не распадаются гидролизом на более простые).

Фруктоза,
глюкоза и
галактоза
— это простые углеводы (моносахариды), они имеют
одинаковую химическую формулу C₆H₁₂O₆, но различаются
пространственным строением и свойствами (такие молекулы называют изомерами).

Глюкоза и фруктоза в свободной форме содержатся в больших
количествах в ягодах и фруктах. Эти моносахариды также входят
в состав сложных углеводов: дисахаридов и полисахаридов.

Галактоза в природе в свободной форме встречается очень редко.

Дисахариды

Сахароза
— это дисахарид. В быту сахароза известна
как простой сахар (получаемый из сахарной свеклы и сахарного тростника).

Она состоит из двух сахаридов — фруктозы и глюкозы. Чтобы получить
из сахарозы глюкозу и фруктозу, организм подвергает её гидролизу
(в присутствии кислоты), что можно проиллюстрировать простой химической формулой:

C₁₂H₂₂O₁₁ +
H₂O
→
C₆H₁₂O₆ +
C₆H₁₂O₆

По аналогии дисахарид
лактоза
состоит из остатков двух моносахаридов:
глюкозы и галактозы.
Мальтоза
состоит из двух остатков глюкозы.

Сложные углеводы (медленные) — полисахариды

Сложные углеводы состоят из длинных разветвлённых цепочек сахаридов.
Сложные углеводы называют полисахаридами.

Полисахариды состоят из десятков, сотен или тысяч моносахаридов.

Клетчатка (целлюлоза)
и
крахмал
— это полисахариды.

При полном гидролизе (в процессе пищеварения) крахмал в
организме человека распадается на глюкозу.

Пищеварительные соки не способны разрушить клетчатку и выделить
глюкозу, но она так же необходима пищеварению.

Гликоген — «животный крахмал» — тоже полисахарид.
Организм синтезирует его из глюкозы и откладывает преимущественно
в печени и мышцах. При необходимости организм легко отщепляет
от этого полисахарида глюкозу и использует в качестве источника энергии.

Целлюлоза и хитин — полисахариды, выполняют роль опорного материала
растений и животных. Очень интересно, как сахариды с одной стороны,
являются прекрасным источником энергии, а с другой — структурными
элементами с большой механической прочностью, например, входят в
состав древесины или роговых оболочек насекомых.

Норма углеводов

Средняя суточная норма потребления углеводов составляет примерно
310 г.
Потребление углеводов сильно зависит от дневной
умственной и физической активности.

Относительная сладость углеводов

При употреблении простых углеводов мы ощущаем сладость. Если принять сладость
сахарозы за 100, то сладость фруктозы будет равняться 173, а глюкозы — 74,3.

Откуда берутся углеводы в природе (биосинтез углеводов)

В природе углеводы синтезируют растения с помощью солнечной
энергии из неорганических веществ — воды и оксида углерода
— в процессе фотосинтеза:

xCO₂ + yH₂O
→
C_x(H₂O)_y + xO₂

Травоядные животные получают эти углеводы напрямую от растений,
а хищники — поедая травоядных.

таблица Углеводы. | Методическая разработка по химии (10 класс) на тему:

Углеводы	Моносахариды	Дисахариды	Полисахариды
	глюкоза	сахароза	крахмал	Целлюлоза(клетчатка)
1.Нахождение в природе.	Сок винограда, ягоды, фрукты, в крови 0,1%	Сахарная свёкла, сахарный тростник, сок моркови, берёзовый сок, дыня	Рис, пшеница, картофель	Хлопок, древесина, лён
2.Состав	C, H, O	C, H, O	C, H, O	C, H, O
3. Молекулярная формула	C6h22O6 и изомер фруктоза	C12h32O11	(C6h20O5)n	(C6h20O5)n
4.Получение	6CO2+6h3O→C6h22O6+6O2                      свет глюкоза	C6h22O6+ C6h22O6↔ глюкоза  фруктоза  C12h32O11+ h3O	поликонденсация              nC6h22O6       ↔     (C6h20O5)n + nh3O                                        гидролиз
5.Физические свойства	Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус.	Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус.	Белый порошок, нерастворимый в воде, набухает в горячей воде, образуя клейстер	Твёрдое, волокнистое вещество, не растворимое в воде и органических растворителях
6.Химические свойства А.Гидролиз (h3SO4конц ʈ) ферменты	————	C12h32O11+h3O→C6h22O6+ C6h22O6                 глюкоза фруктоза	(С6h20O5)n+nh3O→nC6h22O6                                                        глюкоза
Б. Осадок Cu(OH)2 , без ʈ Как многоатомный спирт	Ch3OH-(CHOH)4-COH+ Cu(OH)2 ↓ → →Ch3-CH-(CHOH)3COH+2h3O          васильковый раствор     O     Oглюконат меди        Cu	Васильковый раствор	Васильковый раствор		Васильковый раствор
В. Окисление Cu(OH)2 при ʈ Как альдегид	Ch3OH-(CHOH)4-COH+ Cu(OH)2 ↓ → → Ch3OH-(CHOH)4-COOH+CuOH↓  Глюконовая кислота         оранж. 2CuOH→Cu2O↓+h3O                 красный	————-	————-		————
Г.окисление аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала) при ʈ Как альдегид	Ch3OH-(CHOH)4-COH+Ag2O→ → Ch3OH-(CHOH)4-COOH+2Ag↓+h3O      глюконовая кислота	—————	————		————-
Д.брожение Молочнокислое (бактерии) Спиртовое (дрожжи)	C6h22O6→2Ch4-CH-COOH                              │                                  OH молочная                                    кислота C6h22O6→2C2H5OH+CO2↑                    этиловый спирт	——————	————-		—————
Е.Йод	————	——————	Фиолетовое окрашивание		—————
Ж.Восстанов-ление (гидрирование) (Niкат. )	Ch3OH-(CHOH)4-COH+h3→ → Ch3OH-(CHOH)4-Ch3OH Шестиатомный спирт-сорбит	——————	—————		————-
7.Применение	Ценное питательное вещество, кондитерская промышленность, зеркала, ёлочные украшения, отделка тканей, получение этанола, молочной кислоты, сорбит и глюкоза для диабетиков (заменитель сахара).	Питательное вещество, кондитерская промышленность, консервант	Питательное вещество, получение глюкозы, кондитерская промышленность, клейстер (клей), получение этанола, кисели.		Строительный материал, искусственное волокно (ацетатный шёлк), целлюлозно-бумажная промышленность, получение глюкозы, технический спирт, нитролаки, киноплёнка, целлулоид, порох, эмали, топливо, ткани (хлопок, лён).

углеводы — урок. Биология, Общие биологические закономерности (9–11 класс).

Углеводы, или сахариды, — одна из основных групп органических соединений. Они входят в состав клеток всех живых организмов.

Основная функция углеводов — энергетическая (при расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия, которая обеспечивает жизнедеятельность организма). При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии. Углеводы также используются и в качестве строительного материала.

 

Общая формула углеводов:

Cn(h3O)m.

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода.

В состав производных углеводов могут входить и другие элементы.

 

Растворимые в воде углеводы. Моносахариды и дисахариды

Пример:

из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Глюкоза — основной источник энергии для клеточного дыхания.

Фруктоза — составная часть нектара цветов и фруктовых соков.

Рибоза и дезоксирибоза — структурные элементы нуклеотидов, являющихся мономерами нуклеиновых кислот (РНК и ДНК).
Дисахариды образуются путём соединения двух молекул моносахаридов и по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хорошо растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Пример:

сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) — дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов:

сахароза (глюкоза \(+\) фруктоза) — основной продукт фотосинтеза, транспортируемый в растениях.

Лактоза (глюкоза \(+\) галактоза) — входит в состав молока млекопитающих.

Мальтоза (глюкоза \(+\) глюкоза) — источник энергии в прорастающих семенах.

Функции растворимых углеводов: транспортная, защитная, сигнальная, энергетическая.

Нерастворимые в воде полисахариды

Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

 

Пример:

полимерные углеводы: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

Функции полимерных углеводов: структурная, запасающая, энергетическая, защитная.
Крахмал состоит из разветвлённых спирализованных молекул, образующих запасные вещества в тканях растений.

Целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок грибов и растений.

Целлюлоза нерастворима в воде и обладает высокой прочностью.

Хитин состоит из аминопроизводных глюкозы, входит в состав клеточных стенок некоторых грибов и формирует наружный скелет членистоногих животных.
Гликоген — резервный углевод животной клетки.

В состав соединительных тканей животных входят сложные полисахариды. Они содержатся в межклеточном веществе кожи, в хрящах и сухожилиях.

Источники:

http://www.bestreferat.ru/referat-100195.html

Углеводы. Строение и функции — презентация онлайн

1. Углеводы. Строение и функции

2. Цели урока:

Продолжить знакомство с основными
классами органических соединений.
Познакомиться со строением и функциями
углеводов

3. Подумайте!!!!

Приведите примеры углеводов, известных
вам из курса ботаники и анатомии
В клубнях картофеля – крахмал;
В свекле, моркови – сахар;
В оболочках растительных клеток –
целлюлоза;
В клетках печени – гликоген.

4. Углеводы- группа органических соединений

Общая формула:
Сn(Н2О)m
Подумайте:
1. Откуда возникло название «углеводы»?

5. Содержание углеводов в клетках

В растительных клетках: в листьях,
плодах, семенах или клубнях картофеля –
90% от массы сухого вещества;
В животных клетках – 1-2% от массы
сухого вещества.
Объясните, в чём причина данного
различия?

6. Получение углеводов

Реакция фотосинтеза
6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 + 6О2
Реакция полимеризации
Гидролиз крахмала
(С6Н10О5)n + nh3O –> nС6Н12О6

8. Животные и человек не способны синтезировать углеводы и получают их с различными продуктами растительного происхождения

9. Работа с учебником

Заполните таблицу:
Группы углеводов
Особенности
строения молекулы
Свойства углеводов

10. Классификация углеводов

Группы углеводов
Особенности
строения молекулы
Свойства углеводов
Моносахариды
Число атомов С
С3-триозы
С4-тетрозы
С5-пентозы
С6-гексозы
Бесцветны, хорошо растворимы
в воде, кристаллизуются, имеют
сладкий вкус.
Олигосахариды
Сложные углеводы.
Содержат от 2 до 10
моносахаридных
остатков
Хорошо растворяются в воде,
имеют сладкий вкус, который
уменьшается с увеличением
числа моносахаридных
остатков
Полисахариды
Сложные углеводы,
состоящие из большого
числа мономеровпростых сахаров и их
производных
Плохо или нерастворимы в
воде, не имеют сладкого вкуса,
не образуют ярко оформленных
кристаллов.
Классификация углеводов
Моносахариды
Олигосахариды
Глюкоза
(виноградный
сахар)
Фруктоза
Сахароза
(свекловичный
или тростниковый
сахар)
(фруктовый
сахар)
Лактоза
Рибоза
Мальтоза
Дезоксирибоза
(солодовый
сахар)
(молочный сахар)
Полисахариды
Крахмал
Целлюлоза
Гликоген

12. Моносахариды

Рибоза С5Н10О5
Дезоксирибоза С5Н10О4
Моносахариды
Глюкоза
С6Н12О6

14. Моносахариды

Фруктоза
С6Н12О6

15. Олигосахариды

Сахароза
Состав:
Глюкоза + фруктоза

16. Олигосахариды

Мальтоза
Состав:
Глюкоза + Глюкоза
Лактоза
Состав:
Глюкоза +Галактоза

17. Полисахариды

Крахмал- полимер. Мономеры молекулы
α-глюкозы.
Полисахариды
Целлюлоза — полимер. Мономеры
молекулы β-глюкозы
Полисахариды
Гликоген
Углевод
Где встречается
Значение
Рибоза
Входит в состав РНК, АТФ,
витаминов группы В, ферментов
Дезоксирибоза
Входит в состав ДНК
Глюкоза
Входит в состав ди- и
полисахаридов. Первичный
источник энергии для клеток.
Фруктоза
Содержится в меде. Мономер
олиго- и полисахаридов.
Диабетический продукт.
Углевод
Где встречается
Значение
Сахароза
(сахар)
Входит в состав тканей растений,
получают сахар.
Лактоза
В молоке, питание детенышей
млекопитающих и грудных детей.
В микробиологии для
приготовления питательных сред.
Углевод
Где встречается
Значение
Крахмал
Углевод растений. В пищевой
промышленности.
Целлюлоза
(клетчатка)
Структурный углевод клеточной
стенки растений. Производство
бумаги, вискозного волокна.
Гликоген
Углевод животных и человека
(печень, мышцы). Источник
глюкозы.
Основной компонент панциря
членистоногих, входит в состав
клеточной стенки грибов. Хитозан
используется в медицине.
Хитин
Задание на дом!
1 вариант.
Функции углеводов
2 вариант.
Применение углеводов

24. Функции углеводов

Проверь свои знания
В составе каких организмов больше
углеводов?
С каким важным процессом, протекающим в
растительных организмах, связано большое
содержание в них углеводов по сравнению с
животными?
Какие углеводы служат энергетическим резервом у
растений ? Какие у животных?
Ответь на вопросы теста.

25. Применение углеводов

Вопрос
1 В каких клетках содержится
больше углеводов?
Варианты ответов
А В растительных
Б. В животных
В. Одинаковое количество в тех и других.
2
Какими свойствами обладают
полисахариды?
А. Хорошо растворимы в воде, сладкий вкус.
Б.Плохо растворимы в воде, сладкий вкус.
В. Несладкие и плохо или не способны
растворяться в воде.
3
Основные биологические
функции углеводов?
А.Защитная.
Б.Энергетическая и строительная.
В. Энергетическая и защитная
4
Если вам дано 2 вещества
крахмал и глюкоза. Как можно
их распознать?
А. По запаху
Б. По растворимости в воде.
В. По цвету
5
Какие вещества относят к
моносахаридам?
А.Целлюлоза
Б. Дезоксирибоза
Сколько энергии выделяется
при расщеплении углеводов?
В. Сахароза
А.38,9 кДж
Б. 17,8 кДЖ
6

26. Проверь свои знания

Правильные ответы:
1А
2В
3Б
4Б
5Б
6Б

Органические вещества клетки. Углеводы и липиды

Вопрос. Пользуясь материалом параграфа, начните заполнять таблицу.

Органические вещества клетки

1. Ответьте на вопросы.

Вопрос. Какие вещества называют углеводами?

Углеводы — это важнейшая группа органических соединений, входящих в состав клеток всех живых существ, и служащих основным источником энергии клетки.

Вопрос. Приведите примеры полимерных молекул углеводов. Какой углевод является их мономером?

Полимеры — крахмал, целлюлоза. Их мономером служит глюкоза.

Вопрос. Расскажите о роли углеводов в клетке и организме.

В клетке углеводы используются в качестве строительного материала. Так, хитин является компонентом клеточной стенки грибов и составляет основу наружного скелета членистоногих. А целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений. Клетки запасают углеводы в виде полисахаридов, создают запас энергии, которая может понадобиться для жизнедеятельности. Но одна из главных функций — энергетическая. При окислении молекул углеводов образуется много энергии.

Вопрос. Почему в растительных организмах углеводов больше, чем в животных?

Углеводы образуются растениями в процессе фотосинтеза и могут накапливаться в различных органах (плодах, семенах, корнеплодах, клубнях, луковицах), поэтому в отдельных органах растений количество углеводов достигает 90%. Животные лишь потребляют углеводы и их количество в клетках невелико, около 5%.

Вопрос. Расскажите о значении липидов.

Липиды выполняют строительную функцию, составляя основу строения биологических мембран всех живых существ. При окислении 1 г жира образуется 38,9 кДж энергии, что в 2 раза больше, чем при окислении углеводов и белков. Запасаясь в подкожном слое, липиды обеспечивают термоизоляцию и предохраняют организм от замерзания. Являясь основой ряда гормонов, липиды регулируют процессы жизнедеятельности в клетке. Жир, окружающий органы, выполняет защитную функцию.

Вопрос. Каково строение молекулы жира?

Это соединение трехатомного спирта глицерина и жирных карбоновых кислот.

Стр. 34

2. Выполните практическую работу

Практическая работа № 1

Сравнение химического состава пищевых продуктов

2. Высокая калорийность у продуктов: сливочное масло, майонез, чипсы и хлебные крекеры. Во всех этих продуктах достаточно большое содержание жиров или углеводов.

3. Энергетическая ценность жиров самая высокая. При окислении 1 г жира образуется 38,9 кДж энергии. При окислении 1 г углеводов или белков образуется 17, 6 кДж энергии.

4. Чтобы сбросить лишний вес, нужно есть меньше жирной пищи и углеводов. Людям, чьи профессии связаны с большими затратами энергии, наоборот следует употреблять пищу, содержащую жиры и углеводы, но в умеренных количествах.

1.10: Углеводы — Biology LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Углеводы
   1. Моносахариды и дисахариды
   2. Полисахариды
   3. Биотопливо: от сахара к энергии
2. Сводка
3. Узнать больше
4. Обзор

Сахар.Это похоже на биологическую энергию?

В детстве вам, возможно, говорили, что сахар вреден для вас. Что ж, это не совсем так. По сути, углеводы состоят из сахара, от одной молекулы сахара до тысяч молекул сахара, соединенных вместе. Почему? Одна из причин — запасать энергию. Но это не значит, что вы должны есть ложкой.

Углеводы

Углеводы — наиболее распространенный тип органических соединений. Углевод представляет собой органическое соединение, такое как сахар или крахмал, и используется для хранения энергии.Как и большинство органических соединений, углеводы состоят из небольших повторяющихся единиц, которые образуют связи друг с другом, образуя более крупную молекулу. В случае углеводов небольшие повторяющиеся единицы называются моносахаридами. Углеводы содержат только углерод, водород и кислород.

Моносахариды и дисахариды

Моносахарид представляет собой простой сахар, такой как фруктоза или глюкоза. Фруктоза содержится во фруктах, тогда как глюкоза обычно возникает в результате переваривания других углеводов. Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) используется для получения энергии клетками большинства организмов и является продуктом фотосинтеза.

Общая формула для моносахарида :

(CH ₂ O) _n ,

, где n может быть любым числом больше двух. Например, в глюкозе n равно 6, а формула:

C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Другой моносахарид, фруктоза, имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но атомы расположены по-другому.Молекулы с той же химической формулой, но с атомами в другом расположении, называются изомерами . Сравните молекулы глюкозы и фруктозы в Рис. ниже. Можете ли вы определить их различия? Единственное отличие состоит в расположении некоторых атомов. Эти различия влияют на свойства двух моносахаридов.

Молекула сахарозы. Эта молекула сахарозы представляет собой дисахарид. Он состоит из двух моносахаридов: глюкозы слева и фруктозы справа.

Если два моносахарида соединяются вместе, они образуют углевод, называемый дисахаридом . Примером дисахарида является сахароза (столовый сахар), которая состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы ( Рисунок выше). Моносахариды и дисахариды также называют простых сахаров . Они обеспечивают основной источник энергии для живых клеток.

Полисахариды

Полисахарид представляет собой сложный углевод, который образуется, когда простые сахара связываются в цепочку.Полисахариды могут содержать всего несколько простых сахаров или тысячи из них. Сложные углеводы выполняют две основные функции: накапливают энергию и формируют структуры живых существ. Некоторые примеры сложных углеводов и их функций показаны в Таблице ниже. Какой тип сложных углеводов использует ваше собственное тело для хранения энергии?

Имя	Функция	Пример
Крахмал	Используется растениями для хранения энергии.	Картофель хранит крахмал в подземных клубнях.
Гликоген	Используется животными для хранения энергии.	Человек хранит гликоген в клетках печени.
Целлюлоза	Используется растениями для образования жестких стенок вокруг клеток.	Растения используют целлюлозу для своих клеточных стенок.
Хитин	Используется некоторыми животными для формирования внешнего скелета.	Комнатная муха использует хитин для своего экзоскелета.

Биотопливо: от сахара к энергии

В течение многих лет было много шума, как положительного, так и отрицательного, о производстве этанольного топлива из кукурузы. Это хорошая идея? Это необходимо? Эти вопросы необходимо обсудить. Тем не менее, Калифорнийский залив быстро становится мировым центром нового поколения альтернатив экологически чистому топливу. Объединенный институт биоэнергетики разрабатывает методы отделения биотоплива от сахаров в целлюлозе.См. Biofuels: Beyond Ethanol на http://www.kqed.org/quest/television…beyond-ethanol для получения дополнительной информации.

При просмотре Биотопливо: помимо этанола, сосредотачивается на следующих концепциях:

1. использование «целлюлозной биомассы»,
2. то, что подразумевается под «направленной эволюцией».

Резюме

• Углеводы — это органические соединения, используемые для хранения энергии.
• Моносахарид — это простой сахар, например фруктоза или глюкоза.
• Сложные углеводы выполняют две основные функции: накапливают энергию и формируют структуры живых существ.

Узнать больше

Используйте этот ресурс, чтобы ответить на следующие вопросы.

1. Что углеводы обеспечивают клетке?
2. Опишите глюкозу.
3. Что такое изомер? Привести пример.
4. Что такое дисахарид? Привести пример.
5. Какую роль играет крахмал? Какой углевод представляет собой крахмал?

Обзор

1. Что такое углевод?
2. Назовите три факта о глюкозе.
3. Предположим, вы пытаетесь идентифицировать неизвестную органическую молекулу. Он содержит только углерод, водород и кислород и находится в клеточных стенках недавно обнаруженных видов растений. Что это за органическое соединение? Почему?
4. Сравните и сопоставьте структуры и функции простых сахаров и сложных углеводов.

3.2 Углеводы — Биология для курсов AP®

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Какова роль углеводов в клетках и во внеклеточном материале животных и растений?
• Какие существуют классификации углеводов?
• Как моносахаридные строительные блоки собираются в дисахариды и сложные полисахариды?

Соединение для курсов AP

^®

Углеводы обеспечивают энергией клетки и поддерживают структуру растений, грибов и членистоногих, таких как насекомые, пауки и ракообразные.Состоящие из углерода, водорода и кислорода в соотношении CH ₂ O или углерода, гидратированного водой, углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в макромолекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате дегидратационного синтеза. Глюкоза, галактоза и фруктоза — обычные изомерные моносахариды, тогда как сахароза или столовый сахар — дисахариды. Примеры полисахаридов включают целлюлозу и крахмал в растениях и гликоген у животных.Хотя хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее менее доступной для метаболизма, это предотвращает ее утечку из клеток или создание высокого осмотического давления, которое может вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой. У насекомых жесткий внешний скелет из хитина, уникального азотсодержащего полисахарида.

Представленная информация и примеры, выделенные в разделе, поддерживают концепции и цели обучения, изложенные в Большой идее 4 Структуры учебной программы по биологии AP ^® .Цели обучения, перечисленные в структуре учебной программы, обеспечивают прозрачную основу для курса биологии AP ^® , лабораторного опыта на основе запросов, учебных мероприятий и вопросов экзамена AP ^® . Цель обучения объединяет требуемый контент с одной или несколькими из семи научных практик.

Большая идея 4	Биологические системы взаимодействуют, и эти системы и их взаимодействия обладают сложными свойствами.
Постоянное понимание 4.A	Взаимодействия внутри биологических систем приводят к появлению сложных свойств.
Основные знания	4.A.1 Подкомпоненты биологических молекул и их последовательность определяют свойства этой молекулы.
Научная практика	7,1 Учащийся может связывать явления и модели в пространственных и временных масштабах.
Цель обучения	4,1 Учащийся может уточнить представления и модели, чтобы объяснить, как подкомпоненты биологического полимера и их последовательность определяют свойства этого полимера.
Основные знания	4.A.1 Подкомпоненты биологических молекул и их последовательность определяют свойства этой молекулы.
Научная практика	1.3 Студент может уточнить представления и модели природных или антропогенных явлений и систем в своей области.
Цель обучения	4,2 Учащийся может уточнить представления и модели, чтобы объяснить, как подкомпоненты биологического полимера и их последовательность определяют свойства этого полимера.
Основные знания	4.A.1 Подкомпоненты биологических молекул и их последовательность определяют свойства этой молекулы.
Научная практика	6,1 Студент может обосновать претензии доказательствами.
Научная практика	6,4 Студент может делать утверждения и предсказания о природных явлениях на основе научных теорий и моделей.
Цель обучения	4,3 Учащийся может использовать модели для прогнозирования и обоснования того, что изменения в подкомпонентах биологического полимера влияют на функциональность молекул.

Задания для научной практики содержат дополнительные тестовые вопросы для этого раздела, которые помогут вам подготовиться к экзамену AP. Эти вопросы касаются следующих стандартов:
[APLO 4.15] [APLO 2.5]

Молекулярные структуры

Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «загружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне.Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле.Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компоненты — это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи.Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose. Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. Рисунок 3.5 для иллюстрации моносахаридов.

Рисунок 3.5 Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют трех-, пяти- и шестиуглеродные скелеты соответственно.

Химическая формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ . У человека глюкоза — важный источник энергии.Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза (входит в состав лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится в сахарозе, во фруктах) — другие распространенные моносахариды.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 3.6).

Визуальное соединение

Рис. 3.6. Глюкоза, галактоза и фруктоза — это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но другое расположение атомов.

Определите каждый сахар как альдозу или кетозу.

1. фруктоза
2. галактоза
3. глюкоза

1. Глюкоза и галактоза — альдозы. Фруктоза — это кетоза
2. Глюкоза и фруктоза — альдозы. Галактоза — это кетоза.
3. Галактоза и фруктоза относятся к кетозам. Глюкоза — это альдоза.
4. Глюкоза и фруктоза относятся к кетозам. Галактоза — это альдоза.

Глюкоза, галактоза и фруктоза представляют собой 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 кольцевых формах (рис. 3.7). Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильной группы (ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится ниже углерода номер 1 в сахаре, говорят, что она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, говорят, что она находится в положении бета ( β ). .

Рис. 3.7 Моносахариды из пяти и шести атомов углерода находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь, которую оно замыкает, фиксируется в положении α или β . Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации).Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь (рис. 3.8). Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа.

Рис. 3.8 Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи.При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе. В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 3.9). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Рис. 3.9. Обычные дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). 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 основными примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, хранится в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных.Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или α 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на рисунке 3.10, амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связи), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Рис. 3.10 Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 и α 1,6 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Поддержка учителей

• Получите копии метаболических диаграмм и используйте их, чтобы проиллюстрировать студентам связь между углеводным обменом, производством и распадом липидов и аминокислот. Попросите учащихся проследить молекулу глюкозы через ее метаболизм и определить точки связи между путями макромолекул. Спросите студентов, что происходит, когда перерабатывается избыток сахара на молекулярном уровне.
• Попросите класс исследовать опасность избыточного потребления углеводов, включая возможные опасности для здоровья.Предложите им изучить состояние, имеющее отношение к их семье.

• Углеводы или сахара — это не только столовый сахар. Все они имеют основную формулу CH ₂ O. Соотношение углерода, водорода и кислорода всегда одинаково. Количество атомов углерода определяет категорию сахара. Биологические сахара обычно представляют собой пентозы (5 атомов углерода или C ₅ H ₁₀ O ₅ ) или гексозы (6 атомов углерода или C ₆ H ₁₂ O ₆ ).
• Моносахариды являются строительными блоками всех сахаров.Если объединить два, они представляют собой дисахариды; если их объединить более двух, они образуют большую молекулу, называемую полисахаридом. Тип связи между мономерами определяет, могут ли животные их переваривать. Если кислород, связывающий мономеры, ориентирован вниз по отношению к обоим соседним атомам углерода, это называется альфа-связью и может перевариваться. Если атом кислорода ориентирован вверх по отношению к одному углероду и вниз по отношению к следующему, это называется бета-связью и не может перевариваться пищеварительными ферментами животных.
• В Соединенных Штатах люди потребляют большое количество углеводов, часто в виде сахаров. При расщеплении углеводы являются непосредственным источником энергии. Они также участвуют в метаболизме других типов макромолекул. Сахара могут быть преобразованы в ряд аминокислот, нуклеиновых кислот и жиров, если это необходимо организму.

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 в процессе, известном как гликогенолиз.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны β 1-4 гликозидными связями (рис. 3.11).

Рис. 3.11. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями.Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано на рис. 3.11, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток. Хотя связь β 1-4 не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы и буйволы, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой. и использовать его как источник пищи.У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в пищеварительной системе травоядных и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе некоторых жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. Членистоногие (насекомые, ракообразные и другие) имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как видно на пчеле на рис. 3.12). Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, который представляет собой азотсодержащий полисахарид. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

Рис. 3.12. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида. (кредит: Луиза Докер)

Связь с карьерой

Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для лечения и профилактики заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом, как контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количество углеводов.Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в области химии и физиологии (биологических функций) пищи (белков, углеводов и жиров).

Преимущества углеводов

Полезны ли углеводы? Некоторые люди считают, что углеводы вредны для них и их следует избегать. Некоторые диеты полностью запрещают потребление углеводов, утверждая, что низкоуглеводная диета помогает людям быстрее похудеть. Однако углеводы были важной частью рациона человека на протяжении тысячелетий; артефакты древних цивилизаций свидетельствуют о наличии пшеницы, риса и кукурузы в хранилищах наших предков.

Углеводы следует дополнять белками, витаминами и жирами, чтобы они были частью хорошо сбалансированной диеты.С точки зрения калорийности грамм углеводов обеспечивает 4,3 ккал. Для сравнения, жиры дают 9 Ккал / г, менее желательное соотношение. Углеводы содержат растворимые и нерастворимые элементы; нерастворимая часть известна как клетчатка, которая в основном состоит из целлюлозы. Волокно имеет множество применений; он способствует регулярному опорожнению кишечника за счет увеличения объема и регулирует скорость потребления глюкозы в крови. Клетчатка также помогает удалить излишки холестерина из организма: клетчатка связывается с холестерином в тонком кишечнике, затем присоединяется к холестерину и предотвращает попадание частиц холестерина в кровоток, а затем холестерин выходит из организма через кал.Кроме того, еда, содержащая цельнозерновые и овощи, дает ощущение сытости. В качестве непосредственного источника энергии глюкоза расщепляется в процессе клеточного дыхания, в результате чего образуется АТФ, энергетическая валюта клетки. Без потребления углеводов доступность «мгновенной энергии» была бы уменьшена. Некоторым людям может потребоваться исключение углеводов из рациона, но такой шаг может оказаться полезным не для всех.

Ссылка на обучение

Чтобы получить дополнительную информацию об углеводах, изучите «Биомолекулы: углеводы» с помощью этой интерактивной анимации.

Клетчатка на самом деле не является питательным веществом, потому что она проходит через наш организм непереваренной. Почему клетчатка не переваривается и почему она важна для нашей диеты?

1. Ферменты, необходимые для переваривания целлюлозы, в организме человека не производятся; непереваренная клетчатка увеличивает объем пищи, облегчая опорожнение кишечника.
2. Ферменты, переваривающие целлюлозу, не могут связываться с целлюлозой из-за изменения активных центров; непереваренная клетчатка увеличивает объем пищи, облегчая опорожнение кишечника.
3. Ферменты, необходимые для переваривания целлюлозы, в организме человека не производятся; клетчатка производит энергию для обмена веществ.
4. Конкурентные ингибиторы не являются причиной того, что клетчатка не переваривается.

Подключение к научной практике для курсов AP®

Активность

Используйте набор молекулярных моделей, чтобы сконструировать полисахарид из нескольких различных моносахаридных мономеров. Объясните, как структура полисахарида определяет его основную функцию как молекулы хранения энергии.Затем используйте свою модель, чтобы описать, как изменения в структуре приводят к изменениям в функциях.

Подумай об этом

• Объясните, почему спортсмены часто «загружают углеводы» перед большой игрой или турниром.
• Объясните, почему некоторым животным, включая человека, трудно переваривать целлюлозу. Опишите структурную разницу между целлюлозой и крахмалом, который легко усваивается человеком. Как коровы и другие жвачные животные могут переваривать целлюлозу?

Поддержка учителей

Это упражнение является применением Задачи обучения 4.1 и научная практика 7.1 и цель обучения 4.3 и научная практика 6.1 и 6.4, потому что студенты сначала создают модель, чтобы показать связь между структурой и функцией на молекулярном уровне, а затем используют модель, чтобы предсказать, как изменения в структуре на молекулярном уровне могут повлиять на свойства и функции молекулы.

Первый вопрос «Подумайте об этом» — это применение Задачи обучения 4.1 и Практики 7.1, поскольку студенты связывают структуру молекулы с ее функцией.

Второй вопрос «Подумай об этом» — это применение Цели обучения 4.1 и Научной практики 7.1, а также Задачи обучения 4.2 и Научной практики 1.3, потому что студенты используют представления о структурных особенностях молекул для объяснения взаимосвязи между их структурой и функцией свойств (s ).

углеводов — MHCC Biology 112: Biology for Health Professions

Углеводы — это макромолекулы, с которыми большинство потребителей в некоторой степени знакомо.Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «нагружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы убедиться, что у них достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, особенно через глюкозу, простой сахар. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Рис. 1 Хлеб, макаронные изделия и сахар содержат большое количество углеводов. («Пшеничные продукты» Министерства сельского хозяйства США находятся в открытом доступе)

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компоненты — это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»).Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose.

Химическая формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ . У человека глюкоза — важный источник энергии.Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза (входит в состав лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится в сахарозе, во фруктах) — другие распространенные моносахариды.Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода. В одном моносахариде все атомы связаны друг с другом прочными ковалентными связями.

Рисунок 2 Глюкоза, галактоза и фруктоза — все это гексозы.Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но другое расположение атомов. Линии между атомами представляют собой ковалентные связи.

Дисахариды

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная (ОН) группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь, которая соединяет два моносахарида вместе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 3). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он образуется в результате реакции дегидратации между глюкозой и молекулами галактозы, которая удаляет молекулу воды и образует ковалентную связь. связаны ковалентной связью. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы, связанных ковалентной связью. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы, также связанных ковалентной связью.

Рисунок 3 Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов. Все моносахариды связаны ковалентными связями. Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров.Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). По сути, крахмал — это длинная цепь мономеров глюкозы. Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, хранится в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных.Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

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 в процессе, известном как гликогенолиз.

Рисунок 4 Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки.Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы (рис. 5).

Рис. 5 В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. У членистоногих (насекомых, ракообразных и др.) Есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как видно у пчелы на Рисунке 6).Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, представляющей собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

Рис. 6 У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида. (кредит: Луиза Докер)

Энергия может храниться в связях молекулы.Связи, соединяющие два атома углерода или соединяющие атом углерода с атомом водорода, являются высокоэнергетическими связями. Разрыв этих связей высвобождает энергию. Вот почему наши клетки могут получать энергию от молекулы глюкозы (C ₆ H ₁₂ O _6).

Полисахариды образуют длинные волокнистые цепи, которые могут создавать прочные структуры, такие как клеточные стенки.

Если не указано иное, изображения на этой странице лицензированы OpenStax в соответствии с CC-BY 4.0.

OpenStax, Биология. OpenStax CNX. 27 мая 2016 г. http://cnx.org/contents/[email protected]:QhGQhr4x@6/Biological-Molecules

примеров углеводов | Биологический словарь

Углеводы считаются наиболее распространенными органическими веществами в природе. Их можно условно разделить на две основные группы; простые углеводы (или сахара ) и сложные углеводы (AKA крахмалы ).

Общие примеры простых углеводов включают глюкозу, фруктозу, галактозу, сахарозу, лактозу и мальтозу.Примеры сложных углеводов включают крахмал, гликоген и целлюлозу.

Продукты, содержащие углеводы

Что такое углеводы?

Углеводы — это класс органических соединений, в основном состоящих из атомов углерода (C), кислорода (O) и водорода (H). Они производятся путем фотосинтеза , процесса, в котором зеленые растения используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в глюкозу (простой сахар).

Углеводы можно условно разделить на две основные группы.Это простые углеводы ( сахара, ) и сложные углеводы ( крахмала, ).

Простые углеводы (сахара)

Продукты, содержащие простые сахара

Простые углеводы также известны как сахара. Они используются организмом в качестве источника энергии с быстрым высвобождением и естественным образом содержатся в таких продуктах, как фрукты, и молоко. Рафинированный сахар представляет собой обработанный сахар, который содержится в таких пищевых продуктах, как столовый сахар, конфеты и газированные напитки.

Простейшие виды углеводов называются моносахаридами (буквально означает один сахар ). Моносахариды представляют собой мономеры углеводов и могут быть связаны вместе, чтобы образовать более сложные углеводы.

Примеры моносахаридов

Глюкоза, фруктоза и галактоза являются моносахаридами

Глюкоза

Глюкоза является наиболее распространенным типом моносахаридов в природе и содержится в хлебе, рисе, макаронах, картофеле, фруктах, овощах и рафинированном сахаре.

Фруктоза

Фруктоза — это «фруктовый сахар», который содержится во фруктах, овощах, меде и столовом сахаре.

Фруктоза содержится во фруктах

Галактоза

В природе галактоза обычно обнаруживается связанной с другими сахарами, например, в лактозе (молочный сахар ).

Дисахариды — это еще один тип простых углеводов. Дисахарид означает два сахара; , следовательно, они состоят из двух моносахаридов, соединенных гликозидной связью . Гликозидные связи образуются между сахарами в результате химической реакции, называемой реакцией конденсации (также известной как реакция дегидратации ).

Примеры дисахаридов

Дисахариды образуются в результате реакций конденсации

Лактоза

Лактоза содержится в молоке и состоит из одной молекулы глюкозы, связанной с одной молекулой галактозы.

Сахароза

Сахароза используется в качестве молекулы хранения энергии зелеными растениями и состоит из одной молекулы фруктозы, связанной с одной молекулой глюкозы.Он извлекается из растений для использования в качестве столового сахара и содержится в конфетах, пирожных и других подслащенных продуктах.

Мальтоза

Мальтоза (или солодовый сахар ) естественным образом содержится в пшенице, ячмене, кукурузной муке и других зерновых. Он также содержится в некоторых фруктах, таких как персики и груши. Мальтоза состоит из двух соединенных вместе молекул глюкозы.

Мальтоза содержится в зернах

Сложные углеводы (крахмалы)

Сложные углеводы также известны как крахмалы. Это полисахариды (что означает много сахаров ) и состоят из множества молекул глюкозы, которые соединены в длинные цепи гликозидными связями. Есть три основных типа полисахаридов; это крахмал, гликоген и целлюлоза.

Примеры полисахаридов

Крахмал

Крахмал вырабатывается зелеными растениями и состоит из избыточной глюкозы, образующейся во время фотосинтеза. Он используется растениями в качестве молекулы для хранения пищевых продуктов и содержится в хлоропластах (где он хранится в виде гранул) или в клубнях (например.грамм. картофель) или корни некоторых растений (например, маниока).

Крахмал содержится во многих продуктах питания, включая зерно и зерновые продукты (например, хлеб, макаронные изделия, пшеницу и овес), определенные овощи (например, картофель, тыкву и кукурузу) и бобовые (например, горох, фасоль и чечевица). .

Продукты с высоким содержанием крахмала

Гликоген

В то время как крахмал используется для хранения энергии в растениях, гликоген используется для хранения энергии у высших животных (включая людей) и различных микроорганизмов (таких как бактерии и грибы).У людей он в основном находится в печени и мышцах.

Целлюлоза

Целлюлоза (AKA волокна ) представляет собой структурный материал, содержащийся в стенках растительных клеток. Он очень жесткий и используется для сохранения формы растительных клеток и защиты их содержимого.

Целлюлоза содержится в клеточных стенках.

Многие животные (например, коровы, лошади и коалы) могут переваривать целлюлозу, но у людей не хватает ферментов, необходимых для этого. Однако целлюлоза необходима для здорового пищеварения у людей, поскольку она помогает пище перемещаться по пищеварительному тракту.Целлюлоза в рационе называется (волокно ).

Как организм использует углеводы?

Как простые, так и сложные углеводы используются организмом как источник энергии. Во время пищеварения гликозидные связи, удерживающие моносахариды вместе, разрываются в результате реакций гидролиза . Молекулы глюкозы (также известные как «сахар в крови») высвобождаются и превращаются в энергию, которая затем используется для питания реакций во всех клетках тела.Любой избыток глюкозы хранится в печени или мышцах в виде гликогена.

Химия биологии: углеводы

Углеводы

Углеводы — это органические соединения, которые организованы в виде кольцевых структур и всегда состоят из элементов углерода, водорода и кислорода. Углеводы — это действительно гидраты углерода, потому что отношение атомов водорода к атомам кислорода всегда почти 2: 1, как в H ₂ O.

Они также выполняют множество функций. Большая часть энергии, которую вы получаете, поступает из углеводов, которые вы едите.Растения производят углеводы, такие как пшеница, кукуруза и картофель. Углеводы обычно потребляются животными либо при поедании растения, которое их произвело, либо при употреблении в пищу других животных. Люди также получают углеводы из цельного зерна, фруктов, овощей, молока, конфет, безалкогольных напитков и макаронных изделий.

Насекомые производят углеводный хитин как прочный экзоскелет для защиты, а лобстеры и крабы используют хитин для своих панцирей. Наконец, целлюлоза, вероятно, является наиболее широко используемым углеводным соединением, включая древесину и изделия из нее, такие как бумага.

Моносахариды

Простейшими биологически важными углеводами являются моносахаридов , что означает один сахар (моно = один, сахарид = сахар). Общая формула для любого углевода: (CH ₂ O) _x , где x — любое число от трех до восьми. Наиболее распространенные моносахариды (гексозы) — это глюкоза, галактоза и фруктоза.

Глюкоза — простейший моносахарид и, вероятно, самый известный сахар, особенно если вы были в больнице.В природе глюкоза — это сахар, который зеленые растения производят во время фотосинтеза . Это также основной источник энергии для клеток. Медицинские процедуры часто требуют внутривенного введения глюкозы для выздоравливающих пациентов, чтобы быстрее восстановить силы. Галактоза содержится в молоке, а фруктоза придает сладкий вкус фруктам. Хотя химическая структура каждого сахара отличается, химическая формула одинакова: C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Дисахариды

Моносахариды объединяются посредством дегидратационного синтеза с образованием дисахаридов или двойных сахаров (di = два).Реакция синтеза дегидратации высвобождает воду в качестве побочного продукта. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза, также известная как столовый сахар, C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ . Другие распространенные дисахариды включают мальтозу (солодовый сахар) и лактозу (молочный сахар).

Полисахариды

Дальнейшая дегидратация приводит к объединению большего количества молекул сахара с образованием длинных цепей, известных как полисахариды . Полисахарид обычно относится к углеводному полимеру, состоящему из сотен, даже тысяч моносахаридов, ковалентно связанных вместе.Клетки используют полисахариды по ряду причин, включая хранение избыточной глюкозы в виде крахмала в растениях и гликогена у животных. Крупная полисахаридная целлюлоза является структурным компонентом растений, который придает им жесткость и гибкость.

Выдержка из The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 Глен Э. Моултон, редактор Д. Все права защищены, включая право на воспроизведение полностью или частично в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу напрямую у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

Углеводы — Биология

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компоненты — это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»).Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose. Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза.В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. [Ссылка] для иллюстрации моносахаридов.

Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

Химическая формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ . У человека глюкоза — важный источник энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыточная глюкоза часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза (входит в состав лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержится в сахарозе, во фруктах) — другие распространенные моносахариды. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода ([ссылка]).

Art Connection

Глюкоза, галактоза и фруктоза — это гексозы.Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но другое расположение атомов.

Что это за сахара, альдоза или кетоза?

Глюкоза, галактоза и фруктоза представляют собой 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 кольцевых формах ([ссылка]).Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильной группы (ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится ниже углерода номер 1 в сахаре, говорят, что она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, говорят, что она находится в положении бета ( β ). .

Пять и шесть углеродных моносахаридов находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь, которую оно замыкает, фиксируется в положении α или β .Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь.Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь ([ссылка]). Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа.

Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи. При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе.В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу ([ссылка]). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). 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 основными примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, хранится в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза.Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или α 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано в [ссылка], амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связи), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 и α 1,6 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

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 в процессе, известном как гликогенолиз.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки.Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны β 1-4 гликозидными связями ([ссылка]).

В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано в [ссылка], каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде удлиненных длинных цепей.Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток. Хотя связь β 1-4 не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы и буйволы, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой. и использовать его как источник пищи. У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и секретируют фермент целлюлазу.В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. Членистоногие (насекомые, ракообразные и другие) имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как показано на примере пчелы в [ссылка]).Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, представляющей собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

У насекомых жесткий внешний скелет из хитина, одного из полисахаридов. (кредит: Луиза Докер)

Связи в карьере

Зарегистрированный диетолог Ожирение является проблемой для здоровья во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему к зарегистрированным диетологам все чаще обращаются за советом. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для лечения и профилактики заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом, как контролировать уровень сахара в крови, употребляя в пищу правильные типы и количество углеводов. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных клиниках.

Чтобы стать дипломированным диетологом, нужно получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, дипломированные диетологи должны пройти программу стажировки под руководством и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в области химии и физиологии (биологических функций) пищи (белков, углеводов и жиров).

Углеводы — Биология — Revision World

Структура углеводов

Моносахариды
Все углеводы образованы из элементов углерода (C), водорода (H) и кислорода (O). Формула углевода всегда (CH ₂ O) _n . N представляет, сколько раз повторяется основной блок CH ₂ O, например где n = 6, молекулярная формула C ₆ H ₁₂ O ₆ .Это формула, которую используют глюкоза и другие простые сахара, такие как фруктоза. Эти простые сахара известны как моносахаридов.

Молекулярная формула C ₆ H ₁₂ O ₆ не указывает, как атомы связаны друг с другом. С атомами углерода связан ряд групп -H и -OH. Различное положение этих групп в углеродной цепи отвечает за разные свойства молекул. Структурные формулы α и β глюкозы показаны ниже.

Глюкоза настолько мала, что может проходить через ворсинки и капилляры в наш кровоток. Впоследствии молекулы выделяют энергию в результате дыхания. Простые молекулы глюкозы способны на гораздо большее. Они могут объединяться с другими, образуя более крупные молекулы.

Дисахариды
Каждая единица глюкозы известна как мономер и способна связывать другие. На этой диаграмме показаны две молекулы β-глюкозы, образующие дисахарид.

При обследовании ищите различные моносахариды, которые назначаются, например, фруктозу или альфа-глюкозу. Вас могут попросить показать, как они связаны друг с другом. Принцип будет точно таким же.

Конденсация Реакция означает, что когда две молекулы углеводов связываются вместе, образуется молекула воды. Связь, образованная между двумя молекулами глюкозы, известна как гликозидная связь .

Гликозидная связь также может быть разорвана с высвобождением отдельных мономерных единиц.Это противоположно реакции, показанной выше. Вместо того, чтобы выделяться вода, необходима молекула воды для разрыва каждой гликозидной связи. Это называется гидролизом , потому что вода необходима для расщепления более крупной молекулы.

Полисахариды
Как и дисахариды, они состоят из мономерных звеньев, связанных гликозидной связью. Однако вместо двух мономерных звеньев их может быть много. Цепочки этих «сахарных» звеньев известны как , полимеры .Эти более крупные молекулы играют важную роль в структуре и хранении.

Крахмал — это полимер сахара, глюкозы. На схеме ниже показана часть молекулы крахмала.

В таблице классифицируются углеводы

Насколько полезны полисахариды?

• Крахмал хранится в организмах как будущий источник энергии, например Картофель имеет высокое содержание крахмала, который обеспечивает рост почек на более поздней стадии.
• Гликоген хранится в печени, которая выделяет глюкозу для получения энергии во время низкого уровня сахара в крови.

И крахмал, и гликоген нерастворимы, что позволяет им оставаться внутри клеток.

• Целлюлоза имеет длинные цепи и ответвления, которые помогают формировать прочный защитный слой вокруг растительных клеток, клеточной стенки.