7. Хімічний склад, фізико-хімічні властивості та функції вуглеводів в біологічних системах на рівні клітини та організму в цілому.

Вуглеводи — органічні сполуки, до складу яких входять тільки Карбон, Оксиген та Гідроген. Вуглеводи є складовою частиною клітин усіх живих організмів. Низькомолекулярні вуглеводи відомі як цукри.Найвідомішими представниками вуглеводів є целюлоза, крохмаль, глюкоза , фруктоза ,цукроза . Вуглеводи поділяють на моносахариди, дисахариди, олігосахариди і полісахариди. Прості вуглеводи. До цієї групи вуглеводів належать розчинні в холодній воді найпростіші моносахариди — гексози і пентози. Пентози поширені в рослинах, входять до складу речовини клітин. Гексози є в тканинах рослин, тварин і людини у вільному стані. Моносахариди — прості вуглеводи, вони не піддаються гідролізу — не розщеплюються водою на простіші вуглеводи. Глюкоза і виноградний цукор - найважливіші з моносахаридів; білі кристали солодкі на смак, легко розчиняються у воді. Використовується як засіб посиленого харчування, або як лікарська речовина, при обробці тканини. Дисахариди — вуглеводи, які при нагріванні з водою в присутності мінеральних кислот чи під дією ферментів піддаються гідролізу, розкладаються на дві молекули моносахаридів. Полісахариди — це вуглеводи, які багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів і не мають солодкого смаку, і майже не розчинні в воді. Це складні високомолекулярні сполуки, які під каталітичним впливом кислот чи ферментів піддаються гідролізу з утворенням простіших поліцукридів, потім дицукридів, і, зрештою, багато (сотні і тисячі) молекул моноцукридів. Представник поліцукридів — крохмаль і целюлоза. Крохмаль (С6 Н10 О5) білий під мікроскопом зернистий порошок, нерозчинний в холодній воді, в гарячій воді набухає, утворює колоїдний розчин (крохмальний клейстер); з розчином йоду дає синє забарвлення.

Функції:

Енергетична - вуглеводи під впливом ферментів легко розщеплюються і окислюються з виділенням енергії. При повному окисленні 1 г вуглеводів вивільнюється 17,6 кДж енергії. Кінцеві продукти окислення вуглеводів - вуглекислий газ і вода.Здатність розщеплюватися як за наявності кисню, так і без нього. Це має найважливіше значення для живих організмів, що живуть в умовах дефіциту кисню. Резервом глюкози є полісахариди (крохмаль і глікоген).

Структурна (будівельна) - використовуються в якості будівельного матеріалу. Оболонки клітин рослин в середньому на 20-40% складаються з целюлози, яка має високу міцність. Хітин є компонентом зовнішнього скелета членистоногих і клітинних оболонок деяких грибів. Деякі олігосахариди входять до складу цитоплазматичної мембрани клітин тварин і утворюють надмембранний комплекс - глікокаліксу. Вуглеводні компоненти цитоплазматичної мембрани виконують рецепторну функцію: вони сприймають сигнали з навколишнього середовища і передають їх в клітину.

Метаболічна - моносахариди є основою для синтезу багатьох органічних речовин в клітинах організмів - полісахаридів, нуклеотидів, спиртів, амінокислот та ін. Запасаюча - полісахариди є запасними поживними речовинами всіх організмів, роль найважливіших постачальників енергії. Запасним поживним речовиною у рослин є крохмаль, у тварин і грибів - глікоген. У коренях і бульбах деяких рослин, наприклад, жоржин, запасається інулін (полімер фруктози).

Захисна- камеді (смоли, що виділяються при пошкодженні дерев, наприклад, вишень, слив) є похідними моносахаридів. Вони перешкоджають проникненню в рани хвороботворних мікроорганізмів. Тверді клітинні оболонки грибів і покриви членистоногих, до складу яких входить хітин, теж виконують захисну функцію.