1.3. Углеводы.

Углеводы - это альдегидоспирты или кетоспирты и их производные.

По современной классификации углеводы делятся на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды (простые сахара) не подвергаются гидролизу, получить из них более простые углеводы не возможно. К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и др.

Олигосахариды состоят из нескольких (до 10) моносахаридов, соединенных ковалентными связями. При гидролизе они распадаются на входящие в их молекулы моносахариды. В природе часто встречаются олигосахариды, состоящие из двух моносахаридов, т.е. дисахариды. Наиболее распространенными дисахаридами являются: сахароза (пищевой или тростниковый сахар), содержащая в своей молекулы остатки глюкозы и фруктозы, лактоза (молочный сахар), состоящая из остатков глюкозы и галактозы, и др.

Полисахариды представляют собою длинные неразветвленные или разветвленные цепи, включающие в себя сотни, тысячи моносахаридов. Чаще всего полисахариды состоят из глюкозы. Наиболее распространены следующие полисахариды: целлюлоза (клетчатка), крахмал, гликоген. Все они состоят только из остатков глюкозы.

В природе углеводы содержатся, главным образом, в растениях. В организме человека углеводов около 1%.

Важнейшим природным углеводом является глюкоза, которая может находиться как в свободном виде (моносахарид), так и в составе олигосахаридов (сахароза, лактоза и др.) и полисахаридов (клетчатка, крахмал, гликоген).

Эмпирическая формула глюкозы С₆Н₁₂О_6. Однако, как известно, глюкоза может иметь различные пространственные формы (ациклическую и циклические). В организме человека почти вся глюкоза (свободная и входящая в олиго- и полисахариды) находится в циклической -пиранозной форме:

Свободная глюкоза в организме человека, в основном, находится в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в узком диапазоне от 3,9 до 6,1 ммоль/л (70-110 мг%).

Другим углеводом, типичным для человека и высших животных, является гликоген. Состоит гликоген из сильно разветвленных молекул большого размера, содержащих десятки тысяч остатков глюкозы. Эмпирическая формула гликогена - (С₆Н₁₀О₅)_n (С₆Н₁₀О₅ - остаток глюкозы).

Гликоген является запасной, резервной формой глюкозы. Основные запасы гликогена сосредоточены в печени (до 5-6 % от массы печени) и в мышцах (до 2-3 % от их массы).

Глюкоза и гликоген в организме выполняют энергетическую функцию, являясь главными источниками энергии для всех клеток организма.

1.4. Липиды.

Липиды - группа разнообразных по строению веществ, обладающих одинаковыми физико-химическими свойствами: липиды не растворяются в воде, но хорошо растворимы в органических растворителях (керосин, бензин, бензол, гексан и др.).

Липиды делятся на жиры и жироподобные вещества (липоиды).

Молекула жира состоит из остатка спирта - глицерина и трех остатков жирных кислот, соединенных сложноэфирной связью:

O

CH₂ - O - C - R₁

O

СH - O - C - R₂

O

CH₂ - O - C - R₃

Жирные кислоты, входящие в состав жиров, делятся на предельные или насыщенные (не имеют двойных связей) и непредельные или ненасыщенные (содержат одну или несколько двойных связей). Наиболее часто в состав природных жиров входят жирные кислоты, содержащие 16 или 18 атомов углерода (насыщенные: пальмитиновая, стеариновая; ненасыщенные: олеиновая, линолевая).

Отличаются друг от друга жиры разного происхождения набором жирных кислот.

Подобно углеводам жиры также являются важными источниками энергии для организма. 1 г жира при полном окислении дает около 9 ккал энергии, в то время как при полном окислении 1 г углеводов или белков выделяется только около 4 ккал. Однако жиры по сравнению с углеводами труднее окисляются и поэтому используются организмом для получения энергии во вторую очередь.

Липоиды являются обязательными компонентами всех биологических мембран. В организме человека имеются три класса липоидов: фосфолипиды, гликолипиды и стероиды.

е

Полезная информация

Глюкоза играет исключительно важную роль в энерге- тическом обмене биосферы. В процессе фотосинтеза происходит преобразование лучистой энергии солнца в химическую энергию связей образующейся молекулы глюкозы, которая затем используется всеми живыми организмами для обеспечения своей жизнедеятельности:

6 СО₂ + 6 Н₂О + солнечная энергия С₆Н₁₂О₆ + 6 О₂

Благодаря фотосинтезу в процессе эволюции произошло образование и накопление в атмосфере земли молекулярного кислорода, что явилось необходимой предпосылкой для возникновения аэробных организмов.

1 Данный раздел имеется в любом учебнике биохимии (см. список рекомендуемой литературы)

2 Более подробно строение и свойства белков, нуклеиновых кислот, углеводов и липидов рассматриваются в курсе химии в разделе «Основы биоорганической химии».

1 1 нм = 110 ^–9 м

1 Трихлоруксусную и сульфосалициловую кислоты нередко применяют в практике спорта для обнаружения белка в моче после выполнения физических нагрузок.

1 1 Да (дальтон, атомная или углеродная единица) = 1,6610^-24 г

19