2. Вуглеводи: моносахариди, олігосахариди, полісахариди

Вуглеводи – органічні сполуки зі змішаними функціями, що складаються із карбону, оксигену і гідрогену і за хімічною природою є полігідроксиальдегідами або кетонами (тобто мають кілька гідроксильних груп і одну карбонільну) або перетворюються у них при гідролізі, більшість вуглеводів мають емпіричну формулу C_n(H₂O)_m, звідки і походить їхня назва («вуглець» + «вода»). Деякі похідні вуглеводів можуть також містити нітроген, сульфур, фосфор тощо. Вуглеводи є складовою частиною клітин усіх живих організмів і одним із чотирьох класів біомолекул разом із білками, ліпідами і нуклеїновими кислотами.

Основні групи вуглеводів – це моносахариди, олігосахариди і полісахариди. Прості цукри можуть об'єднуватись у короткі ланцюжки, найчастіше по два (дисахариди), за допомогою глікозидних зв'язків, формуючи олігосахариди. Типовий приклад дисахариду – сахароза (буряковий цукор). Полісахариди – це полімери 20 і більше моносахаридних одиниць, інколи до тисяч, вони можуть бути лінійними (целюлоза) або розгалуженими (глікоген).

Моносахариди або монози – найпростіші вуглеводи, вони не піддаються гідролізу. Це безбарвні кристалічні сполуки, добре розчинні у воді, але не розчинні у неполярних розчинниках, переважно солодкі на смак. Найпростіші моносахариди – тріози. Прості цукри із 4-ма атомами карбону називаються тетрозами, з 5-ма – пентозами, 6-ма – гексозами, 7-ма – гептозами. Найпоширеніші у природі гексози, до цієї групи належить глюкоза (альдогексоза) і фруктоза (кетогексоза). Більше ніж половина органічного вуглецю на Землі існує у формі вуглеводів, вони є найпоширенішими органічними сполуками на нашій планеті. У рослинах вуглеводи становлять до 80% сухої речовини, в організмі людини і тварини – до 2%. Багато полісахаридів виконують структурну роль – входять до складу клітинних стінок рослин, бактерій і грибів, сполучної тканини тварин. Інші вуглеводні полімери беруть участь у змащенні суглобів, забезпеченні розпізнавання і адгезії між клітинами. Два моносахариди пентози – рибоза і дезоксирибоза – є структурними компонентами нуклеїнових кислот.

Олігосахариди – хімічні сполуки, в яких кілька залишків молекул моносахаридів з'єднані між собою ковалентними зв'язками. Це проміжний клас вуглеводів між моно- і полісахаридами. Серед них найпоширеніші дисахариди, утворені внаслідок сполучення залишків двох молекул моносахаридів. Наприклад буряковий (або тростинний) цукор – сахароза – складається із залишків глюкози та фруктози, а солодовий – мальтоза – лише з залишків глюкози. Дисахариди мають солодкий присмак, добре розчинні у воді.

Полісахариди або полімери цукрів – вуглеводи, які багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів, 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 полісахаридів, потім дисахаридів, і врешті-решт багато (сотні і тисячі) молекул моносахаридів. Полісахариди поділяються на петозани (крохмаль, інулін, декстрин, целюлоза тощо) і гексозани (ксилан, арабан). До полісахаридів також належать пектини, геміцелюлоза, лігнін, хітин та ін.

Функції: 1) запасаюча; 2) захисна; 3) енергетична; 4) пластична; 5) рецепторна.