Лекция 4. Тема: строение и обмен углеводов
Вопросы:
1. Общая характеристика и классификация углеводов. Функции углеводов в организме.
2. Строение и биологическая роль глюкозы и гликогена. Синтез и распад гликогена.
3. Пути катаболизма углеводов. Гексозодифосфатный путь расщепления глюкозы.
4. Гексозомонофосфатный путь распада углеводов.
1. Общая характеристика и классификация углеводов. Функции углеводов в организме.
Углеводы составляют более 80% всех органических соединений биосферы Земли.
Исключительную роль в энергетическом обмене биосферы играет глюкоза. Именно этот углевод образуется в процессе фотосинтеза. И именно, глюкоза запускает энергетический обмен в нашем организме.
Углеводы – главные энергетические субстраты для ресинтеза АТФ при интенсивных и длительных физических нагрузках. От их содержания в скелетных мышцах и печени зависит физическая работоспособность, развитие процессов утомления. Углеводы занимают важное место в питании спортсменов, поскольку должны постоянно поступать в организм. Рассмотрим строение и функции отдельных классов углеводов, их внутритканевой обмен и влияние на энергетику мышечной деятельности.
Углеводы – это класс органических веществ, в состав которых входят атомы углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) в соотношении 1:2:1. Общая формула углеводов – СnН2nОn или (СН2О)n, где n – 3-9 атомов углерода. Согласно Международной классификации, углеводы называются глицидами, однако такое название употребляется редко. В состав отдельных углеводов могут входить и другие химические элементы, например азот, сера, фосфор.
Углеводы делятся на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды или простые сахара не подвергаются гидролизу и получить из них более простые углеводы невозможно. Моносахариды – это полигидроксикарбонильные соединения, в которых каждый атом углерода (кроме карбонильного) связан с группой ОН. Общая формула моносахаридов – Сn(H2O)n, где n =3-9.
В зависимости от числа атомов углерода в молекуле среди моносахаридов различают триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и гептозы (7С). В природе наиболее часто встречаются пентозы и гексозы.
К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и другие.
В молекулах моносахаридов ко всем атомам углерода, за исключением одного, присоединены гидроксильные группы. Этот один атом углерода входит в состав либо альдегидной группы, либо кетогруппы. В первом случае моносахарид называется альдозой, а во втором – кетозой. Таким образом, любой моносахарид представляет собой либо альдозу, либо кетозу. Альдозы (например, рибоза и глюкоза) встречаются чаще, чем кетозы (например, рибулоза и фруктоза).
Таким образом, по химическому строению углеводы являются альдегидоспиртами (альдозы) или кетоспиртами (кетозы). Альдозы содержат одну альдегидную функциональную группу при первом углеродном атоме и несколько гидроксильных групп (-ОН) при других атомах углерода. . По числу атомов углерода в молекуле (3, 4, 5, 6, 7 и 8) различают альдотриозу, альдотетрозы, альдопентозы, альдогексозы (напр., глюкоза) и т. д.
О
-С-Н
Кетозы содержат одну кетогруппу при втором углеродном атоме (как правило, в положении 2) и гидроксильные группы.
О
--С---
Углеводы делятся на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды или простые сахара не подвергаются гидролизу и получить из них более простые углеводы невозможно. К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и другие.
Простейшими моносахаридами являются две триозы: глицеральдегид и дигидроксиацетон. Глицеральдегид содержит альдегидную группу, а дигидроксиацетон – кетогруппу.
Рисунок 1
Обычно моносахариды классифицируют с учетом сразу двух этих признаков, например:
В природе встречаются производные моносахаридов, содержащие аминогруппу (аминосахара), карбоксильную группу (сиаловые кислоты, аскорбиновая кислота), а также атом Н вместо одной или нескольких групп ОН (дезоксисахара). Моносахариды, содержащие 5-членный цикл, называются фуранозами, 6-членный – пиранозами.