Все о углеводах биология: Углеводы (тема биологии, 9 класс)

4. Состав, свойства и функции углеводов

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Состав и классификация углеводов

Молекулы углеводов состоят из атомов трёх элементов — углерода, водорода и кислорода. Состав большинства углеводов можно выразить формулой: Cn(h3O)m. В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Так, в хитине содержатся ещё и атомы азота.

 

Углеводы делят на три класса. 

 

Рис. \(1\). Классификация углеводов

Самое простое строение имеют моносахариды. Наиболее распространённый моносахарид — это глюкоза.

 

Рис. \(2\). Модель молекулы глюкозы

 

Глюкоза является главным источником энергии в клетках всех живых организмов.

  

Фруктоза содержится в мёде, ягодах и фруктах.

 

Рибоза входит в состав важных химических соединений — РНК, АТФ, некоторых ферментов.

 

Дезоксирибоза — компонент молекул ДНК.

 

Все моносахариды — это сладкие на вкус кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде.

Олигосахариды

Олигосахариды содержат в молекулах от двух до десяти остатков моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются в результате соединения двух молекул моносахаридов. По свойствам они похожи на моносахариды: хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

 

Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В растениях это вещество является растворимым запасным углеводом, а также продуктом фотосинтеза, который транспортируется от листьев к другим органам. Знакома всем как сахар (свекловичный или тростниковый).

 

Лактоза (молочный сахар) образована молекулами глюкозы и галактозы. Содержится в молоке.

 

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из глюкозы.  Образуется из крахмала при прорастании семян, является источником энергии для процесса прорастания.

Полисахариды

Молекулы полисахаридов состоят из большого числа остатков моносахаридов. Эти вещества не имеют вкуса и не растворяются в воде.

Крахмал — запасной углевод растений. Его молекулы образованы остатками глюкозы, соединёнными в линейные или разветвлённые цепи.

 

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок грибов и растений и придаёт им прочность. Молекулы целлюлозы тоже образованы остатками глюкозы, но они намного длиннее молекул крахмала. Целлюлоза не растворяется в воде и других растворителях.

 

Гликоген похож по строению на крахмал. Это запасной углевод у животных.

 

Хитин похож по строению на целлюлозу, но отличается наличием в его молекулах атомов азота.

Функции углеводов

1. Энергетическая функция углеводов заключается в том, что под влиянием ферментов происходит их расщеплении и окисление с выделением энергии. Важно, что углеводы могут расщепляться как в присутствии кислорода, так и без него. Продуктами полного окисления этих веществ являются углекислый газ и вода.

 

2. Запасающая функция проявляется в накоплении излишков углеводов в клетках: у растений — крахмала, у животных и грибов — гликогена. При необходимости запасные углеводы расщепляются до глюкозы и используются клеткой для получения энергии. 

 

3. Строительная функция заключается в том, что углеводы служат строительным материалом: целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а хитин образует клеточные стенки грибов и кутикулу членистоногих. Эти же углеводы выполняют защитную функцию. 

 

4. Сигнальная (рецепторная) функция состоит в том, что гликопротеины (комплексные соединения углеводов и белков), расположенные на поверхности клетки, воспринимают и передают в клетку сигналы из внешней среды.

Источники:

Рис. 1. Классификация углеводов © ЯКласс.

Рис. 2. Модель молекулы глюкозы https://image.shutterstock.com/image-illustration/molecule-glucose-isolated-on-white-600w-570551413.jpg

Классификация углеводородов (моносахариды, дисахариды, полисахариды). Их состав и функции.

Атомы углерода могут соединяться друг с другом и образовывать прямые и разветвленные цепи, а также кольцевые структуры. Эти структуры могут выступать как основа биологических молекул.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH₂O)*n, где n — число атомов углерода в молекуле.

В молекулах углеводов отношение углерода к водороду и кислороду составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»(«карбогидрат»): компоненты представляют собой углерод («угле», «карбо») и компоненты воды (следовательно, «вод», «гидрат»).

Углеводы подразделяются на три подтипа:

• Моносахариды
• Олигосахариды (дисахариды)
• Полисахариды

Моносахариды (моно- = «один», сахаро- = «сладкий») являются простыми сахарами, наиболее распространенным из которых является глюкоза.

В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи.

Большинство моносахаридных названий заканчиваются суффиксом —оза.

Если в сахаре есть альдегидная группа (функциональная группа со структурой R-CHO), она является альдозой, и если она имеет кетоновую группу (функциональную группу со структурой RC (= O) R ‘), она является кетозой.

В зависимости от количества углеродов в сахаре они также могут быть известны как триозы (три углерода), пентозы (пять углеродов) и гексозы (шесть атомов углерода).

Триозы

Двумя простейшими моносахаридами являются дигидроксиацетон (триоза с кетоновой группой) и глицеральдегид (триоза с альдегидной группой).

Пентозы

Два распространенных пентозных сахаров представляют собой рибозу (ribose, компонент РНК) и рибулозу (ribulose, участвует в фотосинтезе).

Гексозы

Три распространенных гексозы — глюкоза (glucose, источник энергии для всех клеток), галактоза (galactose, молочный сахар) и фруктоза (fructose, фруктовый сахар).

Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одну и ту же химическую формулу (C₆H₁₂O₆), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричного углерода. Все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

Моносахариды могут существовать как в виде линейной цепи, так и в виде кольцевой молекулы. В водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Структура глюкозных колец

Когда молекулы глюкозы образуют шестичленное кольцо, существует 50-процентный шанс того, что гидроксильная группа у первого углерода окажется ниже плоскости кольца.

Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод № 1, который становится асимметричным в процессе кольцеобразования, стереоцентр).

Если гидроксильная группа ниже углерода № 1 в сахаре, то говорят, что она находится в положении альфа (α), и если она находится над плоскостью, говорят, что она находится в положении бета (β).

Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахара, содержащие два или три простых сахара, связанных друг с другом ковалентными связями, называемыми гликозидными.

Гликозидные связи могут быть альфа- или бета-типа.

Примеры наиболее важных дисахаридов;

1) Мальтоза (maltose) — состоит из двух молекул α-глюкозы удерживаемых вместе 1-4-гликозидной связью. Мальтозу можно найти в зернах, которые используются в производстве пива.
2) Сахароза — состоит из α — глюкозы и α — фруктозы с 1-2 — гликозидной связью между ними. Пример сахарозы — столовый сахар.
3) Лактоза (lactose) — состоит из α — глюкозы и α — галактозы. Лактоза обычно содержится в молоке.

Полисахариды

Полисахариды представляют собой моносахаридные полимеры, которые состоят от нескольких сотен до нескольких тысяч моносахаридных субъединиц, удерживаемых вместе гликозидными связями.

Некоторые полисахариды состоят из прямых цепей, а некоторые из разветвленных. Основными примерами полисахаридов являются крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин.

Крахмал

Крахмал (starch) является формой сахаров запасаемых растениями и состоит из амилозы и амилопектина которые являются полимерами глюкозы.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены α 1-4 или 1-6 гликозидными связями. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к номеру атома углерода в мономерах посредством которых они соединены.

Амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связи), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид (α 1-6 связи в точках ветвления).

Гликоген

Гликоген (glycogen) является формой хранения глюкозы у людей и других позвоночных животных и состоит из мономеров глюкозы.

Целлюлоза

Целлюлоза (cellulose) является основным структурным полисахаридом всех растений и является основным компонентом в клеточных стенках.

Целлюлоза — это неразвлетленный полимер β-глюкозы, который удерживается вместе 1-4 гликозидными связями.

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут и мономеры плотно упакованы в длинные цепочки полимера. Это придает целлюлозе ее жесткость и высокую прочность на растяжение, что так важно для растительных клеток.

Хотя связь в целлюлозе не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в своем желудке переваривать растительный материал, богатый клетчаткой и использовать его в качестве источника пищи.

Хитин

Целлюлозоподобный полимер существует в жестком экзоскелете насекомых, ракообразных.

Этот полимер известен как хитин (chitin), который представляет собой полисахарид содержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил-β-d-глюкозамина (модифицированного сахара).

Хитин также является основным компонентом грибковых клеточных стенок. Грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют подцарство в царстве эукариот.

Углеводы, их строение и функции.

Статьи в категории

Углеводы (сахара) | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Тема:

Углеводы

Углеводы, или сахара, — это самые распространённые в природе орга­нические вещества. Эти продукты фотосинтеза находятся в живой клетке в виде моносахаридов и полисахаридов. Моносахариды — первичные продук­ты фотосинтеза, из них путём превращений образуются полисахариды.

Среди моносахаридов наиболее важные — глюкоза, содержащая шесть атомов углерода, и пентоза с пятью атомами углерода. Глюкоза является глав­ным химическим компонентом клетки, участвуя в создании многих сложных сахаров и соединений с белками и жирами. Молекулы пентозы входят в состав нуклеиновых кислот. Полисахариды чаще всего представлены в виде глико­гена в животных клетках, а в растительных — в виде крахмала, целлюлозы, пектина и др. Сложные углеводы, соединяясь с белками, образуют гликопро­теины, а соединяясь с жирами — гликолипиды.

Гликопротеины (или гликопротеиды) присутствуют во всех тканях животных, расте­ний, грибов и бактерий. К ним относятся многие белки плазмы крови, опорных тка­ней, некоторые ферменты, гормоны. Они участвуют в построении биологических мембран, в иммунологических реакциях. Имеются гликопротеиды-антифризы, пре­пятствующие образованию кристаллов льда при температуре ниже 0 °C.

Гликолипи­ды также присутствуют в тканях всех живых организмов, входят в состав мембран, выполняют структурные функции в фотосинтетических органоидах (хлоропластах). Материал с сайта http://worldofschool.ru

Все углеводы являются источником энергии, т. е. выполняют энергети­ческую функцию: при расщеплении молекул полисахаридов до молекул моно­сахаридов выделяется энергия. Помимо энергетической углеводы выполняют строительную функцию: участвуют в образовании мембран, служат строи­тельным материалом клеточных стенок (целлюлоза).

Углеводы — это важнейшие органические вещества, имеющиеся у всех без исключения живых организмов.

Углеводы | Химия онлайн

Углеводы (сахара) — органические вещества, имеющие сходное строение и свойства, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y,

где x, y ≥ 3.

Общеизвестные представители: глюкоза (виноградный сахар) С₆Н₁₂О₆, сахароза (тростниковый, свекловичный сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, мальтоза (солодовый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁, лактоза (молочный сахар) С₁₂H₂₂O₁₁, крахмал и целлюлоза (С₆Н₁₀О_5)n.

Учебный фильм «Углеводы»

Известны также соединения, относящиеся к углеводам, состав которых не соответствует общей формуле, например, сахар рамноза С₆Н₁₂О₅

В то же время есть вещества, соответствующее общей формуле углеводов, но не проявляющие их свойства (например, природный шестиатомный спирт инозит С₆Н₁₂О₆).

Углеводы объединяют разнообразные соединения – от низкомолекулярных, состоящих из некоторых атомов (х=3), до полимеров [С_xН₂О_y]_n с молекулярной массой в несколько миллионов (n=10000).

Биологическая роль углеводов

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 и при участии хлорофилла.

Животные организмы не способны синтезировать углеводы и получают их с растительной пищей. Углеводы составляют значительную долю пищи млекопитающих.

Фотосинтез можно рассматривать как процесс восстановления СО₂ с использованием солнечной энергии:

В процессе дыхания происходит окисление углеводов, в результате чего выделяется энергия, необходимая для функционирования живых организмов:

Видеофильм «Механизм фотосинтеза»

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ  

 

Часть А

А1. Мономером полисахаридов может быть:
1) аминокислота 
2) глюкоза 
3) нуклеотид 
4) целлюлоза

А2. В клетках животных запасным углеводом является:
1) целлюлоза 
2) крахмал 
3) хитин 
4) гликоген

А3. Больше всего энергии выделится при расщеплении:
1) 10 г белка 
2) 10 г глюкозы 
3) 10 г жира 
4) 10 г аминокислоты

А4. Какую из функций липиды не выполняют?
1) энергетическую 
2)каталитическую 
3) изоляционную 
4) запасающую

А5. Липиды можно растворить в:
1) воде 
2) растворе поваренной соли 
3) соляной кислоте 
4) ацетоне

Часть В

В1. Выберите особенности строения углеводов
1) состоят из остатков аминокислот
2) состоят из остатков глюкозы
3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода
4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру
5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина
6) состоят из нуклеотидов

В2. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме
1) каталитическая 
2) транспортная 
3) сигнальная 
4)строительная     
5) защитная        
6) энергетическая

ВЗ. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке
1) структурная        
2) энергетическая 
3) запасающая 
4) ферментативная  
5) сигнальная       
6) транспортная

В4. Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке:

РОЛЬ СОЕДИНЕНИЯ В КЛЕТКЕ	СОЕДИНЕНИЕ
А) быстро расщепляются с выделением энергии Б) являются основным запасным веществом растений и животных В) являются источником для синтеза гормонов Г) образуют теплоизолирующий слой у животных Д) являются источником дополнительной воды у верблюдов Е) входят в состав покровов насекомых	1) углеводы 2) липиды

 

Часть  С

С1. Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?

Тест 2

Часть 1 содержит 10 заданий (А1-10). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, один из которых верный.

Часть 1

А 1. Моносахарид, в молекуле которого содержится пять атомов углерода

1. глюкоза

2. фруктоза

3. галактоза

4. дезоксирибоза

А 2. Химическая связь, соединяющая остатки глицерина и высших жирных кислот в молекуле жира

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

3. ионная

4. водородная

А 3. Мономером крахмала и целлюлозы является

1. глюкоза

2. глицерин

3. нуклеотид

4. аминокислота

А 4. В каком из веществ растворятся липиды

1. вода

2. ацетон

3. физиологический раствор

4. соляная кислота

А 5. Зимостойкость растений повышается при накоплении в клетках:

1. крахмала

2. жиров

3. сахаров

4. минеральных солей

А 6. В каких продуктах содержится наибольшее количество углеводов, необходимых человеку?

1. в сыре и твороге

2. хлебе и картофеле

3. мясе и рыбе

4. растительном масле

А 7. Конечными продуктами гликогена в клетке являются

1. АТФ и вода

2. кислород и углекислый газ

3. вода и углекислый газ

4. АТФ и кислород

А 8. Запасным углеводом в животной клетке является

1. крахмал

2. гликоген

3. целлюлоза

4. хитин

А 9. Сок, не содержащий ферментов, но облегчающий всасывание жиров в тонком кишечнике

1. желудочный сок

2. поджелудочный сок

3. кишечный сок

4. желч

А 10. У человека углеводы пищи начинают перевариваться в

1. двенадцатипёрстной кишке

2. ротовой полости

3. желудке

4. толстом кишечнике

Часть 2 содержит 8 заданий (В1-В8): 3 – с выбором трёх верных ответов из шести, 3 – на соответствие, 2 – на установление последовательности биологических процессов, явлений, объектов.

Часть 2

В 1. Липиды, встречающиеся только у животных

1. холестерин

2. липопротеиды

3. триглицериды

4. фосфолипиды

5. желчные кислоты

6. тестостерон

В 2. Моносахаридами являются

1. рибоза

2. сахароза

3. лактоза

4. глюкоза

5. мальтоза

6. галактоза

В3. Сложные органические соединения, в молекулу которых входит углеводный компонент

1. рибонуклеотиды

2. фосфолипиды

3. дезоксирибонуклеотиды

4. аминокислоты

5. аденозинтрифосфат

6. холестерин

В 4. Формы углеводов в растительных и животных клетках

Клетка Углевод

А) растительные клетки 1. гликоген

Б) животные клетки 2. крахмал

3. целлюлоза

4. гепарин

В 5. Установите соответствие между характеристикой и органическим веществом

Характеристика Органическое вещество

1. Состоят из углерода, водорода и кислорода А. Углеводы

2. Низкая теплопроводность Б. Жиры

3. Образуют биополимеры – полисахариды

4. Обеспечивают взаимодействие клеток одного типа

5. Все они не полярны

6. Практически не растворимы в воде

В 6. Установите соответствие между углеводом и группой углеводов, к которой они относятся

Название углевода Группа углеводов

1.Глюкоза А. моносахариды

2. Сахароза Б. Дисахариды

3. Галактоза В. Полисахариды

4. Крахмал

5. Мальтоза

6. Лактоза

В 7. Расположите моносахариды в порядке возрастания числа атомов углерода в их молекуле

1. диоксиацетон (кетоза)

2. глюкоза

3. элитроза треоза

4. рибоза

5. глюкозамин

6. рамно-О

В 8. Расположите жиры в порядке возрастания атомов углерода в их молекуле

1. трипальмитин

2. тристеарин

3. трилаурин

4. трикаприлин

5. тримиристин

Часть 3 содержит 6 заданий. На задание С 1 дайте краткий свободный ответ, а на задания С2-С6 – полный развёрнутый ответ.

Часть 3

С 1. Какую роль для живых организмов играют фосфолипиды и гликолипиды?

С 2. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1. Углеводы представляют собой соединения углерода и водорода.

2. Различают три класса углеводов – моносахариды, дисахариды и полисахариды.

3. Наиболее распространённые моносахариды – сахароза и лактоза.

4. Они растворимы в воде и обладают сладким вкусом.

5. При расщеплении 1 г. глюкозы выделяется 35,2 кДЖ энергии

С 3. Каковы функции углеводов в растительных клетках?

С 4. Объясните, почему запасающую функцию выполняют полисахариды, а не моносахариды?

Ответы:

Часть 1

А1-4 А6-2

А2-1 А7-3

А3-1 А8-2

А4-2 А9-4

А5-3 А10-2

Часть 2

В1-1 3 4

В2-1 4 6

В3-1 3 5

В4 -А 2 3, Б 1 4

В5-А 1 3 4, Б 2 5 6

В6-А1 3, Б 2 5 6, В 4

В7-1 3 4 2 5 6

В8-4 3 5 1 2

Часть 3

С 1. Фосфолипиды и гликолипиды являются компонентами клеточных мембран.

С 2. 1. углерода и воды.

3. дисахариды.

5. 17,6 кДЖ

С 3. 1. Моносахариды и дисахариды выполняют энергетическую функцию.

2. Крахмал – запасное питательное вещество.

3. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок.

С 4. 1. Так как полисахариды не растворимы в воде, они не оказывают осмотического и химического действия на клетку.

2. В твёрдом и обезвоженном состоянии имеют меньший объём и большую полезную массу.

3. Менее доступны для болезнетворных бактерий и грибов, так как эти организмы пищу всасывают, а не заглатывают.

4. При необходимости легко превращаются в моносахариды.

Углеводы. Биологическая роль, классификация и номенклатура

Лекции по биохимии.

Лекция 4.  Углеводы.

Основные
теоретические положения лекционного материала.

1.  Биологическая
роль, классификация и номенклатура

2.  Структура,
свойства и распространение в природе. Инвертный
и редуцирующие сахара.

3.  Общая
характеристика и основные представители моносахаридов, олигосахаридов и
полисахаридов.

4.  Содержание
и значение углеводов в органах и тканях.

1.   Биологическая
роль, классификация и номенклатура

Углеводы
(сахара) — группа природных полигидроксиальдегидов и полигидроксикетонов с общей
формулой C_x(H₂O)_y. Группа включает простые сахара (моносахариды) и
их высокомолекулярные аналоги, олигосахариды и полисахариды. В
зависимости от состава, строения и свойств, в частности от поведения при
нагревании с разбавленными водными растворами кислот, углеводы делятся на
простые и сложные. Простые углеводы имеют низкую молекулярную массу, сладкий
вкус, хорошую растворимость в воде, способность кристаллизоваться. Сложные
имеют высокую молекулярную массу, несладкие, нерастворимы или плохо растворимы
в воде, не кристаллизуются, но подвергаются гидролизу с образованием более
простых мономеров.

Название
“углевод” отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах
этих веществ в том же соотношении, что и в молекуле воды. Все углеводы являются
либо альдегидами – альдозами (рибоза, глюкоза, манноза, галактоза), либо
кетонами – кетозами (рибулоза, фруктоза) – в зависимости от местоположения
карбонильной С=О группы, и в их молекулах всегда имеется несколько
гидроксильных групп. В названиях простых углеводов используется суффикс “-оз”.
А само название имеет либо тривиальное (фруктоза, глюкоза), либо рациональное
(от количества атомов углерода: триоза, пентоза, гексоза) происхождение.
Сложные углеводы имеют свои собственные исторически сложившиеся названия
(крахмал, целлюлоза, гликоген).

Углеводы,
прежде всего крахмал и некоторые дисахариды, являются важными (хотя и не
жизненно необходимыми) компонентами питания. В кишечнике они
расщепляются до мономеров, которые затем всасываются слизистой кишечника.
Транспортной формой углеводов в крови позвоночных является глюкоза. Глюкоза
поступает в клетки, где используется в качестве клеточного «топлива»
(гликолиз) или превращается в другие метаболиты. Другой важнейший углевод – гликоген
откладывается в некоторых органах (печень, мышцы) в качестве резервного
сахара. Полисахариды служат строительным материалом для многих
организмов. Так, в клеточных стенках бактерий в качестве стабилизирующего
структурного компонента присутствует муреин. В растениях эту функцию
выполняют целлюлоза и другие полисахариды. Углеводы часто встречаются в
ковалентно связанном виде с липидами (гликолипиды) или белками (гликопротеины),
входящими в состав клеточных мембран. Растворимые гликопротеины
присутствуют в плазме крови, а также входят в состав протеогликанов,
которые являются важными структурными компонентами межклеточного матрикса.

Обобщив
вышесказанное можно вывести следующие основные функции углеводов в организме:

1. 
Энергетическая (глюкоза,
гликоген).

2. 
Структурная (хондроитинсульфаты,
гиалуроновая кислота и др.).

3. 
Защитная (синтез иммунных тел).

4. 
Гемостатическая (свертывание
крови).

5. 
Антисвертывающая (гепарин).

6. 
Гомеостатическая (поддержание
гомеостаза, например водно-электролитнога обмена).

7. 
Опорная (кости, хрящи,
ходроитинсульфаты).

8. 
Механическая (в составе
соединительной ткани).

9. 
Группоспецифические вещества
эритроцитов крови.

10. 
Осморегуляторная (глюкоза).

11. 
Обезвреживающая (парные
глюкороновые кислоты).

12. 
Антилипидемическая (гепарин).

Т.о.
углеводы обеспечивают транспорт веществ, обусловливают осморегуляцию,
способствуют охлаждению тела (потоотделение, тепловая одышка), служат одним из
компонентов смазки (например, суставов), несут опорные функции
(гидростатический скелет), выполняют защитную функцию (слезная жидкость и
слизь), способствуют миграции гамет и оплодотворению. При этом структурная,
энергетическая и метаболическая функции рассматриваются как канонические
(стандартные), а остальные – неканонические (нестандартные).

2. Структура, свойства и распространение в природе.

Структурно
углеводы изображаются тремя видами формул: Фишера (ациклическая форма),
Колли-Толленса (циклическая неперспективная

Опорный конспект по биологии 10 класс. Профильный класс. Тема: Углеводы, липиды

Опорный конспект 10 класс. Профильный класс.

Углеводы. Липиды.

Цель: продолжить изучать особенности строения и функции углеводов и липидов, как необходимых компонентов клеток.

Задачи: углубленно изучить особенности строения органических веществ,

сформировать знания о строении и функциях углеводов, охарактеризовать их многообразие,

продолжить формирование навыков работы с дополнительной литературой, навыков работы в группе.

Изучение нового материала.

1.Улеводы

А) 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.

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 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 — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Их делят на простые — моносахариды (от греч. «монос» — один) и сложные — полисахариды (от греч. «поли» — много).

В) Классификация углеводов

По способности к гидролизу на мономеры углеводы делятся на группы:

1. простые (моносахариды)

2. олигосахариды

3. сложные (полисахариды).

Сложные углеводы, в отличие от простых, способны гидролизоваться с образованием простых углеводов, мономеров. 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, состоящими из ковалентно соединенных звеньев – моносахаридов.

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.

Полисахариды:

Крахмал – запасное питательное вещество у высших растений и зеленых водорослей (другие группы водорослей используют похожие, но несколько отличающиеся полисахариды). У животных эту функцию выполняет полисахарид гликоген. Он очень похож на крахмал по своему строению, но обладает еще большей разветвленностью – одна точка ветвления приходится на 8–12 глюкозных остатков.

Главные запасы гликогена в организме человека содержатся в печени и мышцах. Запасать углеводы в виде полисахаридов выгоднее, чем накачивать в клетку большое количество глюкозы. Если бы глюкоза запасалась в виде отдельных молекул, то осмотическое давление резко возросло бы, и животная клетка, лишенная жесткой оболочки, просто лопнула бы из-за сильного набухания. Есть и еще одно преимущество крахмала и гликогена: их молекулы не содержат свободных альдегидных групп, которые вредны для клетки.

Целлюлоза – самое распространенное в биосфере органическое соединение. Целлюлоза также является полисахаридом, состоящим из множества остатков глюкозы, однако в отличие от крахмала глюкоза находится в β — форме, а не в α. У млекопитающих (как и большинства других животных) нет ферментов, способных расщеплять целлюлозу. Однако многие травоядные животные (например, жвачные) имеют в пищеварительном тракте бактерий-симбионтов, которые расщепляют и помогают хозяевам усваивать этот полисахарид.

Полисахаридом является также хитин. Он содержится в наружном скелете различных членистоногих, а также в клеточных стенках грибов. В организме человека хитин не синтезируется, но, тем не менее, у нас есть фермент, расщепляющий хитин – хитиназа. Возможно, он служит для защиты нашего организма от патогенных грибов с хитиновой клеточной стенкой, а также для разрушения панцирей случайно попавших в легкие насекомых.

Г) Функции углеводов. 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 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.).‬

4.‬ Углеводы выполняют пластическую функцию — хранятся в виде запаса питательных веществ, а также входят в состав сложных молекул (например, пентозы — рибоза и дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.‬

Задание 1: самостоятельная работа 10 мин. Прочитайте текст выше и текст учебника стр. 16-18, заполните таблицу. 10 мин.

За каждый правильный ответ – 1 балл. Всего – 11баллов.

Характеристика	Значение
Состав простейших углеводов
Формула углеводов
Самый простой углевод
Источник энергии
Классификация углеводов	А Б В
Функции углеводов	1 2 3 4

Липиды — это нерастворимые в воде жироподобные вещества и жиры, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. При комнатной температуре это твердые вещества. У растений жиры находятся в семенах, плодах и других органах. При комнатной температуре это жидкости. С жирами по химической структуре сходны жироподобные вещества. Их много в желтке яиц, клетках мозга и других тканях.

Роль липидов определяется их структурной функцией. Из них состоят клеточные мембраны, которые вследствие своей гидрофобности препятствуют смешению содержимого клетки с окружающей средой. Липиды выполняют энергетическую функцию. Расщепляясь до СO2 и Н2O, 1 г жира выделяет 38,9 кДж энергии. Они плохо проводят тепло, накапливаясь в подкожной клетчатке (и других органах и тканях), выполняют защитную функцию и роль запасных веществ.

Задание 2.Работа в парах. 10 мин. Прочитайте текст выше и текст учебника стр. 18-19, заполните таблицу. 10 мин.

За каждый правильный ответ – 1 балл. Всего – 9 баллов.

Характеристика	Значение
Виды липидов
Состав липидов
Отношение к воде
Источник энергии
Функции липидов	1 2 3 4 5

Выходной контроль. Самостоятельная работа 15 мин.

За каждый правильный ответ – 1 балл

За 1 задание — 10 баллов

За 2 задание – 8 баллов

За 3 задание – 7 баллов

Всего – 29 баллов

1. Распределить свойства и функции, свойственные липидам или углеводам (под цифрами поставить буквы)

А. липид,

Б. углевод.

1. Выделяет 39,1 кДж энергии

2. Гидрофильные вещества

3. Состоит из жирной кислоты и глицерина.

4. Состоит воды и углерода.

5. Самое распространенное вещество – глюкоза.

6. Низкомолекулярные – растворимы в воде, высокомолекулярные — нет.

7. Нерастворимы в воде.

8. Больше всего содержится в подкожной клетчатке.

9. дает 17,2 кДж энергии

10. гидрофобное вещество

1.	2.	3.	4.	5.	6.	7.	8.	9.	10.

2. Распределить углеводы по моно-, ди-, полисахаридам.

1. глюкоза, 3. гликоген, 5. рибоза, 7. фруктоза,

2. крахмал, 4. сахароза, 6. хитин, 8. мальтоза.

А.	моносахариды
Б.	дисахариды
В.	полисахариды

3. Выполните тестовые задания:

1.В состав углеводов входят элементы:

А) — C, H, N   Б) — С, Н,О В) — Н,О,Р Г) — C,N,O

2. Мономером крахмала является:

1- аминокислота 2- дезоксирибоза 3- глюкоза 4- фруктоза

3. В качестве запасного вещества животные накапливают:

1- крахмал, 2- гликоген 3- целлюлозу, 4- сахарозу

4. В состав наружного скелета членистоногих и клеток грибов входит:

1- крахмал 2- гликоген 3- хитин 4- целлюлоза

5. Крахмал- продукт фотосинтеза, поэтому входит только в состав:

1- клеток растений

2- клеток растений и грибов

3- клеток животных и клеток грибов

6. Наибольшее количество энергии выделяется при расщеплении 1 грамма:

1 – жира 2 – глюкозы 3 – белка 4 — воды

7. К каким веществам по отношению к воде относятся липиды:

1- хорошо растворимы воде 2- плохо растворимы в воде

баллы	Отметка за урок
45-41	5	Ура! Ты молодец!
40-34	4	Очень неплохо! Повтори параграф
33-24	3	Не унывай! У тебя все получится!
23 и менее	2	Внимательно прочитай параграф и ответь на вопросы к параграфу

Д.з. п. 2., записи в тетради, учить. Подготовка к тесту.

Углеводы — Биология 2e

Стехиометрическая формула (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле, представляющих 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 компоненты воды (отсюда «гидрат»). Ученые классифицируют углеводы 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), 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).(Рисунок) иллюстрирует моносахариды.

Ученые классифицируют моносахариды на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначенную зеленым) 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 является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, и эта энергия помогает вырабатывать аденозинтрифосфат (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, обеспечивает потребности растений в энергии. Люди и другие животные, которые питаются растениями, часто хранят избыток глюкозы в виде катаболизированного (клеточное разрушение более крупных молекул) крахмала.

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 различаются структурно и химически (и являются изомерами) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричного углерода. . Все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода ((рисунок)).

Визуальное соединение

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 кольцевой форме ((рисунок)). 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 ).

Пять и шесть углеродных моносахаридов находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами. Когда кольцо образуется, боковая цепь замыкается 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 (или реакции конденсации или синтеза дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь. Ковалентная связь образуется между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами). Ученые называют это гликозидной связью ((Рисунок)).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.

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 ((рисунок)). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Это естественно 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.

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

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, представляет собой 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.

Растения хранят крахмал в виде сахаров. В растениях эти сахара содержат амилоза и смесь амилопектов (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, и они накапливают избыток глюкозы сверх своих непосредственных энергетических потребностей в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Ферменты расщепляют крахмал, потребляемый людьми.Например, амилаза, присутствующая в слюне, катализирует или расщепляет этот крахмал на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Глюкозный крахмал состоит из мономеров, 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, неразветвленные цепи мономера глюкозы (только α 1-4 связей) образуют крахмал; тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Неразветвленные цепи мономера глюкозы содержат амилозу посредством α 1-4 гликозидных связей. Неразветвленные цепи мономера глюкозы содержат амилопектин за счет гликозидных связей α 1-4 и α 1-6. 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, чтобы высвободить глюкозу — процесс, который ученые называют гликогенолизом.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Целлюлоза в основном состоит из клеточной стенки растений. Это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Мономеры глюкозы содержат целлюлозу, которая соединяет β 1-4 гликозидных связей ((рисунок)).

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 рисунке, 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.В то время как пищеварительные ферменты человека не могут разрушить связь β 1-4, травоядные животные, такие как коровы, коалы и буйволы, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозой, и использовать его. это как источник пищи. У некоторых из 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 животные используют 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, экзоскелет, который защищает их внутренние части тела (как мы видим у пчелы на (Рисунок)). Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, которая представляет собой полисахаридсодержащий азот.Он состоит из повторяющихся звеньев N-ацетил- β -d-глюкозамина, которые представляют собой модифицированный сахар. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов. Грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

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

Связи в карьере

Зарегистрированный диетолог Ожирение — проблема здравоохранения во всем мире, и многие болезни, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения.Это одна из причин, почему люди все чаще обращаются за советом к зарегистрированным диетологам. 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 количества 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).

Краткие заметки по биохимии углеводов | Easy Biology Class

Углеводы — это полигидроксиальдегиды или кетоны

Углеводы — самые распространенные биомакромолекулы на Земле. Они широко известны как сахара , потому что большинство из них имеют сладкий вкус. По химическому составу все углеводы представляют собой полигидрокси (содержат много гидроксильных групп -ОН) альдегидов или кетонов . Все углеводы представляют собой гидраты углерода и содержат C, H и O.Соотношение водорода и кислорода в большинстве углеводов будет в 2: 1 как в воде. Некоторые углеводы также содержат азот, фосфор и серу.

Большинство углеводов, а не все, имеют эмпирическую формулу (CH ₂ O) _n . В биохимии углеводы обозначаются сахаридами. Термин «сахарид» происходит от греческого слова «сакхарон» , означающего сахар. Зеленые растения фиксируют энергию солнечного света путем фотосинтеза.При фотосинтезе энергия света преобразуется в химическую энергию, и она сохраняется в некоторых углеводах, таких как глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал и т. Д. Окислительное расщепление этих углеводов путем дыхания высвобождает запасенную в них энергию, и эта энергия используется для различная метаболическая активность клеток.

Углеводы подразделяются на ТРИ основных категории:

Углеводы подразделяются на три основные категории в зависимости от количества мономерных звеньев и степени их полимеризации.Это:

(1). Моносахариды

(2). Олигосахариды

(3). Полисахариды

(1). Моносахариды

Моносахариды, также называемые простыми сахарами , являются основной единицей углеводов. Они являются основной единицей углеводов и не могут подвергаться дальнейшему гидролизу с образованием более мелких углеводных единиц. Все моносахариды состоят из одного полигидроксиальдегидного или кетонового звена.Большинство моносахаридов имеют эмпирическую формулу C (H ₂ O) _n . Моносахариды существуют в виде бесцветных, кристаллических и водорастворимых твердых веществ. Большинство моносахаридов имеют сладкий вкус. Все моносахариды являются редуцирующими сахарами.

В зависимости от числа атомов углерода моносахариды могут быть триозой (с 3С), тетрозой (4С), пентозой (5С) или гексозой (6С). Моносахариды с четырьмя или более атомами углерода, как правило, имеют циклические структуры в природе.Научная номенклатура моносахаридов очень сложна. Однако общие названия большинства моносахаридов заканчиваются суффиксом «осе». Самый распространенный в природе моносахарид — это шестиуглеродный сахар, называемый глюкозой.

Примеры моносахаридов

3 Углерод — дигидроксиацетон

4 Углерод — эритроза

5 Углерод — рибоза

6 Углерод — глюкоза, фруктоза

(2). Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахарные полимеры, состоящие из коротких цепей моносахаридных единиц (остатков).Моносахаридные звенья в полисахаридной цепи связаны характерной связью, называемой гликозидной связью. Число мономерных звеньев в олигосахаридах обычно колеблется от 2 до 20. Все олигосахариды при гидролизе дают отдельные моносахаридные единицы из-за разрыва гликозных связей.

Наиболее распространенными олигосахаридами в природе являются дисахаридов . Дисахарид состоит из двух моносахаридных единиц. Самым распространенным природным дисахаридом является сахароза (столовый сахар).Сахароза состоит из остатка глюкозы и остатка фруктозы, соединенных гликозидной связью -1-2. Олигосахариды с тремя или более моносахаридными звеньями не встречаются в природе свободно. Обычно они обнаруживаются связанными с молекулами, не содержащими сахара, такими как белки и липиды, такие как гликоконъюгаты (гликопротеины, протеогликаны и гликолипиды).

Примеры олигосахаридов:

(а). Сахароза: дисахарид глюкозы и фруктозы

(б).Лактоза: дисахарид галактозы и глюкозы

(c). Мальтоза: дисахарид двух остатков глюкозы

(d). Трегалоза: дисахарид двух альфа-связанных остатков глюкозы

(е). Рафиноза: трисахарид галактозы, глюкозы и фруктозы

(3). Полисахариды

Это сложные сахарные полимеры с более чем 20 моносахаридными звеньями. Большинство природных полисахаридов содержат более 1000 моносахаридных единиц. Подобно олигосахаридам, мономерные звенья полисахаридов также связаны гликозидными связями.Полисахариды при гидролизе высвобождают отдельные строительные моносахаридные единицы. Некоторые цепи полисахаридов являются неразветвленными, а другие — сильно разветвленными. Полисахариды далее классифицируются на две категории в зависимости от состава моносахаридных остатков в цепи. Это:

(1). Гомополисахариды: Они состоят только из моносахаридной единицы одного типа.

(2). Гетерополисахариды: Они состоят из более чем одного типа моносахаридных единиц.

Примеры полисахаридов

Гомополисахариды : крахмал, гликоген и целлюлоза (моносахаридные единицы во всех трех единицах представляют собой глюкозу)

Гетерополисахарид : пептидро-гидрогидологические функции : пептидро-гидролин

1 : пептидро-гидликан

1, функции

1 :

Ø Источник энергии: Углеводы являются основным источником энергии. Они являются пищевым резервом (молекулами-накопителями энергии) у микробов, животных и растений.

Ø Источник C, H и O: Углеводы также действуют как источник C, H и O в клетках для синтеза других макромолекул.

Ø Подсластитель: Некоторые сахара имеют сладкий вкус. Они придают сладость и аромат разнообразным продуктам питания.

Ø Гликолипиды: Углеводы, содержащие липиды (называемые гликолипидами), являются одной из важных категорий липидов плазматической мембраны.

Ø Пищевые волокна: Углеводы также являются источником пищевых волокон.

Ø Сахар рибозы: Моносахарид (рибоза) является важным компонентом генетического материала (ДНК и РНК).

Ø Клеточная стенка и экзоскелет: Некоторые углеводы из структурного каркаса клеток. Например, целлюлоза из клеточной стенки растений, пептидогликан образует клеточную стенку бактериальных клеток, а хитин образует клеточную стенку грибов и экзоскелет членистоногих.

Ø Распознавание: Некоторые углеводы на поверхности клеточной мембраны играют роль распознавания.

Ø Транспорт белков: Гликозилирование (присоединение сахарных фрагментов к другим макромолекулам, таким как белки) белков используется в переносе белков клеткой. Пример: белок, меченный маннозо-6-фосфатом, предназначен для лизосомы.

Ø Антикоагулянт: Гепарин, антикоагулянт крови, представляет собой углевод, препятствующий свертыванию крови.

Ø Группа крови: Группы крови ABO определяются углеводами, поэтому углеводы также действуют как антигены.

Ø Промышленное использование: Некоторые углеводы являются сырьем для многих отраслей промышленности. Пример: целлюлоза в бумажной промышленности, крахмал, глюкоза, фруктоза и т. Д. В ферментационной и пивоваренной промышленности.

<< Назад к конспектам лекции по биохимии

---

Учеба в автономном режиме (без Интернета)

Теперь вы можете Скачать PDF этой публикации Абсолютно бесплатно!

Нажмите ссылку для скачивания / Кнопка ниже, чтобы сохранить сообщение как единый файл PDF.PDF-файл откроется в новом окне в самом браузере. Щелкните правой кнопкой мыши PDF-файл и выберите опцию « Сохранить как », чтобы сохранить файл на свой компьютер.

Пожалуйста, Поделитесь PDF-файлом со своими друзьями, родственниками, студентами и коллегами…

---

Вам также может понравиться…

@. Моносахариды: свойства, структура и классификация

@. Олигосахариды

@. Полисахариды

@.Разница между восстанавливающими и невосстанавливающими сахарами

@. Гликоконъюгаты: (гликопротеин, протеиогликан и гликолипиды)

@. Гликозиляция

@. Мембранные липиды: свойства, структура и классификация

@. MCQ по углеводам: Часть 1 | Часть 2 | Часть 3 |

Внимание: Этот пост был написан несколько лет назад и может не отражать последние изменения в программе AP®.Мы постепенно обновляем эти сообщения и удалим этот отказ от ответственности после обновления этого сообщения. Спасибо за ваше терпение!

Введение

Есть много тем, которые могут не появиться на экзамене AP® по биологии , но в одном вы можете быть уверены, это то, что вы должны будете знать основные факты о трех группах важных макромолекул: углеводы, белки и липиды. В этом обзоре ускоренного курса AP® Bio мы поможем вам ознакомиться с тем, что вам нужно знать, в частности, об углеводах.Мы начнем с некоторых основных определений того, что такое углеводы, а затем перейдем к более подробным сведениям о трех классах (моносахариды, дисахариды и полисахариды). Затем мы рассмотрим четыре основных типа полисахаридов — где их найти, как их различить и почему они важны — прежде, чем, наконец, перейти к некоторым вопросам для обзора и быстрому подведению итогов. К концу этого обзора ускоренного курса биологии AP® вы должны быть уверены в своих знаниях об углеводах для экзамена AP® Bio.

Что такое углеводы?

Начнем с определения углеводов. Углеводы , или углеводов , как их называют в просторечии, представляют собой молекулы органических соединений, запасающих энергию, состоящих из углерода, водорода и кислорода в соотношении 1: 2: 1. Из-за этого все углеводы подчиняются эмпирической формуле {C} _ {n} {H} _ {2} O. Все углеводы состоят из субъединиц сахара или мономеров . Поскольку они представляют собой очень большие молекулы, образованные соединением более мелких молекул, углеводы принадлежат к семейству макромолекул .

С биологической точки зрения, основная цель углеводов состоит в том, чтобы организм мог использовать их как форму быстрой энергии. К продуктам с высоким содержанием углеводов относятся макаронные изделия, хлеб, рис и продукты с высоким содержанием сахара, такие как печенье и конфеты. Это причина, по которой бегунов и других спортсменов поощряют накануне больших матчей и соревнований накануне больших матчей и других соревнований накачать углеводами, устраивая вечеринки с пиццей и пастой. Поскольку они накануне вечером накапливают много углеводов, у них будут быстрые источники энергии, готовые к использованию на следующий день, когда они им больше всего понадобятся.

Существует три различных класса углеводов в зависимости от количества содержащихся в них сахарных субъединиц.

Три класса углеводов

Моносахариды , как вы можете догадаться по приставке mono -, что означает один, эти углеводы имеют одну субъединицу сахара или мономер. Три основных примера моносахаридов — это глюкоза, фруктоза и галактоза , некоторые из которых вы можете узнать как формы сахара, которые вы найдете в списках ингредиентов многих продуктов, которые вы едите.Поскольку все они являются изомерами друг друга, химическая формула всех трех из них — {C} _ {6} {H} _ {12} {O} _ {6}, хотя они имеют разные структуры.

Дисахариды , как можно догадаться по префиксу di-, , означающему «два», имеют две субъединицы сахара. Основные типы дисахаридов, которые необходимо знать: мальтоза, лактоза и сахароза . Опять же, вы, вероятно, уже встречали эти термины раньше в списках продуктов, которые вы едите каждый день.Например, сахароза — это простой столовый сахар, а лактоза — это сахар, содержащийся в молоке (это сахар, на который люди с непереносимостью лактозы имеют отрицательную реакцию).

Для образования дисахарида два моносахарида соединяются посредством процесса, называемого дегидратационным синтезом или конденсацией . Подобно конденсации, с которой вы знакомы в повседневной жизни, этот процесс включает удаление молекулы воды. По этой причине химическая формула дисахаридов выглядит так: {C} _ {12} {H} _ {22} {O} _ {11} вместо {C} _ {12} {H} _ {24} {O} _ {12}, потому что одна молекула {H} _ {2} O была потеряна из-за конденсации, когда два мономера были связаны.Когда два моносахарида соединяются посредством этого процесса, между ними образуется ковалентная связь, известная как гликозидная связь , . Обратный процесс дегидратационного синтеза называется гидролизом , поэтому при добавлении воды к дисахариду образуются два моносахарида.

Третий тип углеводов состоит из полимеров, известных как полисахариды . Как можно предположить из префикса poly -, они образуются, когда несколько моносахаридов соединяются вместе (опять же в процессе синтеза дегидратации) с образованием полимера с длинными сахарными цепями.Вам необходимо знать четыре важных типа полисахаридов, о которых мы поговорим в следующем разделе.

Источник изображения: Wikimedia Commons

Важные полисахариды

Полисахариды выполняют важные функции в отношении структуры и хранения клеток как у растений, так и у животных.

В растениях целлюлоза необходима для создания клеточных стенок и обеспечения структуры. Крахмал необходим для хранения сахара и имеет две основные формы: амилоза и амилопектин .И крахмал, и целлюлоза полностью состоят из мономеров глюкозы, которые соединены вместе посредством гликозидных связей, хотя конкретные типы связей различаются. В то время как крахмал образуется с альфа- -гликозидными связями, которые могут быть разрушены ферментами в пищеварительном тракте животных, целлюлоза образуется с бета- гликозидными связями, которые не могут быть разрушены животными. Вот почему мы не можем есть определенные части растений, например древесину, потому что, хотя они и полны глюкозы, она не находится в той форме, которую мы можем переваривать.

У животных гликоген важен для хранения и иногда известен как «животный крахмал». Он хранится в печени и скелетных мышцах в виде глюкозы, которая может быстро расщепляться и использоваться для получения энергии. Некоторые животные также используют полисахарид под названием , хитин для структуры. Хитин составляет экзоскелеты членистоногих (вспомним жуков и омаров), а также клеточные стенки грибов. Подобно целлюлозе, хитин состоит из бета- -гликозидных связей и, таким образом, не может быть усвоен животными.

Контрольные вопросы

Вопрос 1: Что из следующего представляет собой химическую реакцию, при которой полимеры образуются при соединении мономеров?

A) Гидролиз

B) Ионная связь

C) Дегидратационный синтез

D) Испарение

E) Синтез белка

Вопрос 2: Амилаза — это фермент у животных, который используется для разрушения альфа-гликозидных связей.Что из перечисленного ниже может разрушить амилаза во время пищеварения?

A) Целлюлоза

B) Гликоген

C) Хитин

D) Все вышеперечисленное

E) Ни один из вышеперечисленных

Вопрос 3: Какой из следующих молекул может быть химическая формула {C} _ {6} {H} _ {12} {O} _ {6} ?

A) Сахароза

B) Фруктоза

C) Лактоза

D) Глюкоза

E) И A, и C

F) И B, и D

Вопрос 4: Верно или неверно — следующая формула демонстрирует процесс синтеза дегидратации: Сахароза + Вода → Фруктоза + Глюкоза

A) Верно

B) Неверно

ответов

Вопрос 1. Правильный выбор — вариант В — дегидратационный синтез. Это образование ковалентной связи между двумя мономерами за счет потери молекулы воды. Это также известно как конденсация.

Вопрос 2. Правильный ответ Б — гликоген. Животные не способны расщеплять целлюлозу или хитин, поскольку они связаны бета-гликозидными связями. Не позволяйте вариантам «все / ничего из вышеперечисленного» сбить вас с толку!

Вопрос 3. Правильный ответ F — и B, и D.Фруктоза и глюкоза являются моносахаридами и изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу ({C} _ {6} {H} _ {12} {O} _ {6}). Сахароза и лактоза — дисахариды.

Вопрос 4. Правильный выбор — B — Неверно. Формула показывает противоположность синтеза дегидратации, известного как гидролиз. К дисахариду добавляют воду, чтобы расщепить его на моносахариды. Было бы верно, если бы было наоборот.

Краткий обзор ускоренного курса биологии AP®

Мы рассмотрели гораздо больше, чем просто определение углеводов, поэтому просмотрите следующую информацию о AP® Bio Crash Course, чтобы убедиться, что вы действительно можете ответить на вопрос, что такое углевод?

• Углеводы — это макромолекулы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые подчиняются формуле {C} _ {n} {H} _ {2}
• Есть три класса углеводов: моносахариды, дисахариды, полисахариды
• Моносахариды представляют собой простые сахара, состоящие из одного мономера: глюкозы, фруктозы, галактозы
• Дисахариды состоят из двух мономеров: сахарозы, лактозы, мальтозы
• Моносахариды связаны гликозидной связью
• В таблице ниже четыре основных полисахарида:

	Животные	Растения
Хранение:	Гликоген

• Целлюлоза и хитин связаны через бета — гликозидных связей и не могут быть усвоены животными
• Крахмал и гликоген хранят глюкозу для будущего использования энергии

Теперь вы знаете, что такое углеводы и почему они важны для всего живого.Однако они являются лишь одним из основных органических соединений, которые вам нужно знать для AP® Biology. Убедитесь, что вы также перешли на липидов, , белков, и нуклеиновые кислоты.

Нужна помощь в подготовке к экзамену AP® по биологии?

У Альберта есть сотни практических вопросов AP® по биологии, бесплатные ответы и полные практические тесты, которые можно опробовать.

Вы преподаватель или администратор, заинтересованный в улучшении успеваемости студентов AP® Biology?

Узнайте больше о наших школьных лицензиях здесь, .

Углеводы Факты

В углеводах содержится 4 калории на грамм.

Обработанные продукты, такие как конфеты, пирожные и печенье, обычно содержат много простых углеводов. Эти углеводы часто приводят к увеличению веса, если их есть слишком часто.

Сложные углеводы включают бобы, цельнозерновые и многие овощи. Сложные углеводы, как правило, содержат больше клетчатки, чем простые углеводы.Они также содержат здоровое количество витаминов и минералов.

Моносахариды — самая легкая форма углеводов для усвоения организмом. Обычные моносахариды — это глюкоза и фруктоза, которые растворяются в воде и имеют очень сладкий вкус.

Дисахариды состоят из двух моносахаридов и включают лактозу (углевод молока) и сахарозу.

Полисахариды — это углеводы, которые называются сложными углеводами, и состоят из длинных углеводных молекул.

Олигосахариды — это тип углеводов, состоящий из трех-шести моносахаридов.

Сложные углеводы включают крахмалы, гликоген, целлюлозу и хитин.

Многие растения накапливают свою энергию в крахмале, который мы потребляем в виде овощей, таких как картофель, а затем используем эту энергию при переваривании пищи.

Животные хранят свою энергию в гликогене, который накапливается в их мышцах и печени и используется, когда требуется организму для получения энергии.

Целлюлоза — это тип углеводов, содержащихся в растениях, но они не усваиваются при потреблении растений.

У грибов и членистоногих есть структурная молекула углеводов, называемая хитином.

Примерно два-три процента массы тела человека составляют углеводы.

Чтобы человеческие клетки функционировали должным образом, должны быть доступны углеводы.

В то время как углеводы используются для получения энергии, жир и белок используются для создания клеток и тканей в организме.

Некоторые люди считают, что употребление очень небольшого количества углеводов поможет им похудеть. Углеводы необходимы для здоровья человека, чтобы организм мог нормально функционировать. Некоторые люди выживают на очень небольшом количестве углеводов, потому что организм может преобразовывать белок в углеводы, которые используются для получения энергии. Но в диетах с очень низким содержанием сложных углеводов часто не хватает клетчатки, витаминов и минералов.

Когда люди едят слишком много углеводов, часто в виде простых углеводов, они могут набрать вес, потому что организм откладывает лишние углеводы в виде жира.

Простые углеводы, как правило, повышают уровень сахара в крови, в то время как сложные углеводы содержат клетчатку, которая замедляет переваривание сахаров и не вызывает скачков сахара в крови.

Людям следует сосредоточиться на потреблении большого количества сложных углеводов в форме овощей и фруктов и избегать рафинированных углеводов (простых углеводов), содержащихся в белой пасте и хлебе, сахаре, печенье и даже фруктовых соках.

(PDF) Углеводы

углеводы. Хорошие главы о лектинах, распознавании углеводов во взаимодействиях между клетками и химическом синтезе олигосахаридов

.

4. Дэвид Л. Нельсон. Майкл М. Кокс. Основы биохимии; 4-е издание, 2006 г., W. H. Freeman и

Company. NY. 2006.

5. KleinKauf. Дохрен. Янике. Корни современной биохимии. Валлер Де Грюйтер Берлин. NY.

1988.

6.Страйер Люберт. Биохимия. 4-е издание. 1995. У. Х. Фриман и компания. NY.

7. Дональд Воет и Джудит Г. Воет. Принципы биохимии. 4-е издание. 2004. J Wiley & Sons. NY.

8. Брукс С.А., Двек М.В., Шумахер. Функциональная и молекулярная гликобиология. (2002). U. Bios

Научное издательство.

9. Альбертс Б., Брей Д., Льюис Дж., Рафф М., Робертс К., Уотсон Дж. Д. Молекулярная биология клетки (3-е издание,

,

). (1996), W.H. Freeman and Company

10.Бенджамин Каммингс, Биология (4-е издание) Кэмпбелл, Н. А. (1996), Новая работа.

11. Merck Index, (12-е издание), (1996) Merck Research Laboratories Division of Merck & Co. Inc.

12. Шэрон, Н., Лис, Х. Лектины, 2-е издание (2003 г.), издательство Kluwer Academic.

13. Энциклопедия биологической химии (Lennarz & Lane, EDs.) (2004) Academic Press / Elsevier,

Oxford,

14. Иоццо, М., В. Протеогликаны: структура, биология и молекулярные взаимодействия.(2000). Марсель Деккер

Inc. Нью-Йорк.

15. www.halosource.com

16. www.wikiepedia.com

17. Циюн П. Лю, Герлинд Зульценбахер, Хуайпин Юань1, Эрик П. Беннет, Грег Пиц, Кристен Сондерс,

Жан Спенс, Эдвард Нудельман, Стивен Б. Левери, Тайер Уайт, Джон М. Невё, Уильям С. Лейн,

Ив Борн, Мартин Л. Олссон, Бернар Хенриссат и Хенрик Клаузен. Бактериальные гликозидазы для производства универсальных эритроцитов

; 2007 Природная биотехнология; Эдвард Нудельман.Nature

Biotechnology 25, 454 — 464 (2007)

18. Пей Чжан, Скотт Снайдер, Питер Фенг, Парастоо Азади, Шушенг Чжан, Сильвия Булгереси, Кеннет Э.

Сандерсон, Джонни Хе, Джон Клена и Ти Чен ; Роль N-ацетилглюкозамина в липополисахариде Core

нескольких видов грамотрицательных бактерий в нацеливании на DC-SIGN

(CD209). Журнал иммунологии, 177: 4002-4011 (2006).

19. Франсиско Дж. Альварес * и Джеймс Б.Конопка. Идентификация транспортера N-ацетилглюкозамина

, который опосредует индукцию гиф у Candida albicans. Mol Biol Cell. Март; 18 (3): 965–975. (2007)

20. Wells L, Vosseller K, Hart GW; Роль N-ацетилглюкозамина как сенсора питательных веществ и медиатора резистентности к инсулину

. Клеточные и молекулярные науки о жизни (CMLS) Том 60, номер 2 / февраль,

(2003)

21. Роземан С. «Размышления о гликобиологии». J. Biol. Chem. 276 (45): 41527-42 (2001).

22. Андерсон Дж. У., Николози Р. Дж., Борзеллека Дж. Ф. Эффекты глюкозамина у людей: обзор воздействия на метаболизм глюкозы

, побочные эффекты, соображения безопасности и эффективность. Пищевая и химическая токсикология .;

43 (2): 187-201. (2005)

23. Мирейя Гаррига-Канут, Барри Шенике, Ромена Кази, Карен Бергендаль, Тимоти Дж. Дейли, Ребекка

М. Пфендер, Джон Ф. Моррисон, Джеффри Оккули, Карл Стафстром, Томас Сутула и Автар Рупра, «2-

Дезокси-D-глюкоза снижает прогрессирование эпилепсии за счет NRSF-CtBP-зависимой метаболической регуляции структуры хроматина

», Nature Neuroscience, 9, 1382 — 1387 (2006).

24. Funderburgh JL. «Кератансульфат: структура, биосинтез и функции». Гликобиология 10 (10): 951-

958, (2000).

25. Распределение протеогликанов, антигенно связанных с кератансульфатным протеогликаном роговицы «. J. Biol.

Chem. 262 (24), (1987).

26. Iozzo, RV Matrix протеогликаны: от молекулярного дизайна до клеточной функции. Annu. Rev. Biochem.,

(67): 609-652 (1998)

27. Stern R «Катаболизм гиалуроновой кислоты: новый метаболический путь».Eur J Cell Biol 83 (7): 317-25. (

августа

2004 г.).

28. W. Boerjan, J. Ralph, M. Baucher «Lignin bios». Анна. Rev. Plant Biol. 54: 519-549 (июнь 2003 г.).

29. Davin, L.B .; Льюис, Н. «Первичные структуры лигнина и дирижентные участки». Текущее мнение в

Biotechnology 16: 407-415, (2005).

93

Структура и функции трех видов углеводов

Функции углеводов

Углеводы, наряду с липидами, белками и нуклеиновыми кислотами, относятся к 4 основным макромолекулам жизни .

Основная роль углеводов — обеспечение энергией.

Живые организмы используют моносахариды для стимуляции метаболических реакций. Они производят АТФ в процессе аэробного клеточного дыхания.

Сохраненная форма углеводов — полисахариды, такие как крахмал и гликоген.

Помимо этой основной задачи — служить источником энергии, углеводы незаменимы для других функций клетки.

Например, растения используют целлюлозу для структурной поддержки.Пептидогликан образует клеточные стенки бактерий.

Чтобы повысить функциональность биологических молекул, клетки присоединяют углеводы к белкам и липидам. Модифицированные структуры липидов в клеточных мембранах улучшают передачу сигналов клеток и иммунные ответы.

В организме человека углеводы действуют как часть гормонов, таких как фолликулостимулирующий гормон и лютеинизирующий гормон .

Моносахариды — рибоза и дезоксирибоза — являются важными частями нуклеотидов, которые являются строительными блоками ДНК и РНК.

3 вида углеводов

Общая формула углеводов может быть представлена ​​стехиометрической формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле.

В молекулах углеводов отношение углерода к водороду к кислороду составляет 1: 2: 1 .

Общая формула углеводов и соотношение их атомов также объясняют происхождение термина «углевод»: компоненты — это углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»).

Существует 3 различных типа углеводов :

1. Моносахариды
2. Олигосахариды (диссахариды)
3. Полисахариды

Мономеры углеводов, моносахариды, представляют собой простейшую форму трех типов углеводов.

Они (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза.

Большинство названий моносахаридов оканчиваются суффиксом -ose .

В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи.

В зависимости от количества атомов углерода в сахаре, они также могут быть известны как триозы, (три атома углерода), пентозы, (пять атомов углерода) и гексозы, (шесть атомов углерода).

Два простейших мономера углеводов :

• дигидроксиацетон (триоза с кетонной группой),
• глицеральдегид (триоза с альдегидной группой).

Три распространенных пентозных сахара :

• рибоза (компонент РНК),
• дезоксирибоза (сахар в ДНК),
• рибулоза (используется в фотосинтезе).

Три общие гексозы :

• глюкоза (источник энергии для всех клеток),
• галактоза (молочный сахар),
• фруктоза (фруктовый сахар).

Хотя глюкоза , галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональные группы вокруг асимметричного углерода; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Кольцевые формы моносахаридов служат мономером углеводных полимеров.

Кольцевая структура глюкозы

Когда молекула глюкозы образует шестичленное кольцо, существует 50-процентная вероятность того, что гидроксильная группа у первого атома углерода окажется ниже плоскости кольца.

Таким образом, кольцевая структура глюкозы может иметь два различных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода.

Аномерный углерод — углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца, стереоцентром.

Если гидроксильная группа находится ниже углерода номер 1 в кольцевой структуре глюкозы, говорят, что она находится в альфа (α) положении , а если она выше плоскости, говорят, что она находится в бета-положении ( β) позиция .

положение альфа (α) и положение бета (β) аномерного углерода кольцевой структуры глюкозы

Олигосахариды — это второй тип углеводов.

Обычно олигосахариды содержат два или три простых сахара, связанных друг с другом ковалентными связями, называемыми гликозидными связями.

Гликозидные связи могут быть альфа- или бета-типа.

Примеры важных дисахаридов:

1) Мальтоза

Химическая структура мальтозы состоит из двух α-кольцевых структур молекул глюкозы , удерживаемых вместе 1-4 гликозидной связью .

Мальтоза содержится в зернах, которые используются при производстве пива.

2) Сахароза

Молекулярная структура сахарозы состоит из α-кольцевой структуры глюкозы и α-кольцевой структуры фруктозы с 1-2 гликозидной связью между ними.

Сахароза — самый известный столовый сахар.

3) Лактоза

Молекулярная структура лактозы состоит из таких мономеров углеводов, как α-кольцевая структура глюкозы и α-кольцевая структура галактозы .

Лактоза обычно содержится в молоке.

Полисахариды — это тип углеводных полимеров, которые состоят из нескольких сотен или нескольких тысяч мономеров углеводов — моносахаридов, удерживаемых вместе гликозидными связями.

Некоторые сложные углеводные полимеры имеют прямые цепи, а некоторые — разветвленные.

Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал

Крахмал — это запасенная форма углеводных полимеров в растениях, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы).

Крахмал состоит из мономера углеводов — 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.

Амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связей, ), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления ).

Гликоген

Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.

Целлюлоза

Целлюлоза является основным структурным полисахаридом всех растений и основным компонентом клеточных стенок. Это полимер с прямой цепью с β-кольцевой структурой глюкозы , который удерживается вместе с помощью 1-4 гликозидных связей .

Каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе переворачивается, и мономеры плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.

В то время как связь β 1-4 не может быть расщеплена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать растительный материал, богатый целлюлозу и использовать ее в качестве источника пищи.

Хитин

Полимер, похожий на целлюлозу, присутствует в твердом экзоскелете насекомых, ракообразных. Этот полимер известен как хитин, который представляет собой азот, содержащий полисахарид.

Он состоит из повторяющихся звеньев N-ацетил-β-d-глюкозамина, модифицированного мономера углеводов — глюкозы.

Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов.

Грибы — это ни животные, ни растения, и они образуют собственное царство в области Эукария.

Углеводы — наименования и классификация

биомолекул и химия жизни — углеводы

углеводы

Углеводы — это потрясающе, и не только потому, что они отвечают за одни из самых вкусных продуктов для комфорта, известных человечеству.Процитирую Гомера Симпсона: «Мммммм, пончики». Углеводы являются важным источником энергии для клеток и обеспечивают средства транспортировки и хранения этой энергии. Они также хороши для других целей, например, для обеспечения структурной поддержки.

Если вы что-нибудь помните об углеводах, это должны быть три вещи:

1. Углеводы = энергия для клеток.
2. Углеводы состоят из углерода (C), водорода (H) и кислорода (O) или CHO в приблизительном соотношении 1: 2: 1.
3. Все сахара — это углеводы. Еще одно слово для обозначения сахара — «сахарид». Теперь следующий абзац будет иметь смысл. Пожалуйста, продолжайте.

Моносахариды ( моно = один, сахарид = сахар, он же «один сахар») представляют собой мономеров углеводов; это маленькие сахара, и когда они растворяются в воде, они образуют маленькие кольца. Моносахариды различаются по количеству содержащихся в них атомов углерода, но чаще всего они имеют от трех (триоза) до семи (гептоза) маленьких парней.

У всех моносахаридов есть две вещи:

1. A карбонильная группа или углерод, который образует двойную связь с кислородом (записывается как C = O), а также одинарные связи с двумя другими друзьями-атомами, которые мы называем A и B (всего четыре связи для углерода)
2. Некоторые гидроксильных групп (–OH)

Если вы хотите немного больше узнать о химии, мы с радостью сделаем следующее:

• Если карбонил Группа находится на конце углеродного скелета, и она образует одну ковалентную связь с Н, а также с еще одним другом атома, мы называем этот сахар альдегидом .Альдегидная группа записывается как RCHO. R = неизвестный друг атома.
• Если карбонильная группа находится в середине цепи и связана с двумя другими друзьями-атомами, то это кетон . Кетонная группа обозначается как RCOR ‘. R и R ‘= два неизвестных друга, которые могут отличаться, а могут и не отличаться друг от друга.
• Расположение других атомов и групп атомов также имеет значение. Фактически, некоторые сахара различаются только расположением водородных и гидроксильных групп вдоль углеродного скелета.

Все эти различия могут показаться незначительными и техническими, но они существенно влияют на поведение всей молекулы. Чтобы представить это в перспективе, некоторые из нас считают само собой разумеющимся, что наша голова прикреплена к верхнему концу позвоночника. Однако если вместо этого наша голова соединится с одним из позвонков в середине спины, нам действительно нужно будет изменить то, как мы делаем что-то. Теперь вы знаете, откуда берутся эти сахара, поскольку они придают большое значение расположению их атомов.

Общие моносахариды включают:

• Глюкоза, C ₆ H ₁₂ O ₆
• Галактоза, C ₆ H ₁₂ O ₆
• _{Фруктоза, C 12 O 6}

Вы могли заметить, что все они имеют одинаковую молекулярную формулу. Вы спросите, как такое может быть? Расположение атомов!

Вы, наверное, слышали о глюкозе . Это наиболее распространенный сахар, потому что это то, что растения производят во время фотосинтеза (см. Наш раздел о фотосинтезе), но независимо от типа, все моносахариды служат непосредственным источником топлива для клеток.

Когда два моносахаридных кольца соединяются (путем дегидратационного синтеза , не меньше) с образованием более крупного сахара, они называются дисахаридом («два сахара»). Сахароза, или столовый сахар, представляет собой дисахарид, который образуется из глюкозы и фруктозы. Лактоза — это дисахарид, состоящий из глюкозы и галактозы. Многие взрослые люди не могут переваривать лактозу или «молочный сахар». (Посетите «В реальном мире: Здоровье», чтобы узнать больше!)

Вот наш милый друг, сахароза. Обратите внимание на отличную структуру каждой моносахаридной единицы (розовая и синяя части), несмотря на схожую молекулярную формулу.

Для длительного хранения избыточных сахаров лучшее, что может сделать клетка, — это превратить их в поли сахаридов («много сахаров»). Некоторые полисахариды также используются для структурной поддержки. Если углеводы — это всего лишь углерод, водород и кислород (CHO), упакованные в маленькие части и связанные вместе, откуда у нас такие разнообразные вещества, как крахмал, в вашей макаронной лапше и те волокнистые вещества, из-за которых сельдерей так раздражает при жевании? Ознакомьтесь с нашей «Большой темой: единство и разнообразие», чтобы узнать!

Brain Snack

Самым распространенным углеводом на планете является целлюлоза — твердое вещество, из которого состоят растения, — но немногие организмы действительно могут расщепить ее, чтобы съесть.