Строение углеводов

Углеводы или сахара – биологические полимеры, органические вещества, выполняющие энергетическую функцию во всех живых организмах. Физические, химические свойства, строение углеводов зависит от класса веществ.

Строение

В состав углеводов входят углерод, водород, кислород. Общая формула – Cn(H2O)m. Углерод образует с кислородом карбонильные (=С=O), а водород – гидроксильные (-ОН) группы. Соотношение водорода и кислорода в одной молекуле (структурной единице) такое же, как в воде – 2:1.

Структура углевода

Рис. 1. Структура углевода.

Углеводы всегда имеют минимум три атома углерода.

Виды

Все углеводы – твёрдые кристаллические вещества. Однако это обширный класс простых и сложных органических веществ, отличающихся строением и свойствами. Согласно общепринятой классификации углеводы включают три основных класса:

  • моносахариды – состоят из одной структурной единицы;
  • олигосахариды – включают 2-10 структурных единиц;
  • полисахариды – состоят из множества повторяющихся структурных единиц.

Особенности строения углеводов разных классов определяют их физические свойства. Моносахариды и олигосахариды похожи. Большинство этих веществ сладкие на вкус, хорошо растворяются в воде, имеют небольшие температуры плавления и кипения.

Полисахариды имеют некоторые особенности. Они несладкие и плохо растворимые в воде. Полисахариды можно поджечь или размочить в воде (набухают). В отличие от моносахаридов и олигосахаридов это более жёсткие вещества, которые выполняют в первую очередь структурную функцию (поддерживают экзоскелет, форму клетки и т.д.).

Моносахариды относятся к простым углеводам, олигосахариды и полисахариды – к сложным.

Простые

Моносахариды с формулой Cn2О)n различаются количеством атомов углерода. В связи с этим выделяют:

  • триозы (три атома);
  • тетрозы (четыре атома);
  • пентозы (пять атомов);
  • гексозы (шесть атомов);
  • гептозы (семь атомов);
  • октозы (восемь молекул);
  • нонозы (девять молекул).

Пентозы и гексозы – наиболее важные моносахариды. Они входят в состав живых организмов. Пентозы составляют нуклеиновые кислоты. Главный источник энергии всех живых существ – глюкоза – относится к гексозам.

Примеры моносахаридов:

  • глюкоза;
  • фруктоза;
  • галактоза;
  • рибоза.

Сложные

Из моносахаридов синтезируются олигосахариды с формулой CmH2nOn. Эти углеводы включают от двух до десяти моносахаридов.

Олигосахариды

Рис. 2. Олигосахариды.

При этом структурные единицы могут отличаться строением, поэтому выделяют:

  • гомоолигосахариды – состоят из одинаковых моносахаридов;
  • гетероолигосахариды – включают разные структурные единицы.

По количеству моносахаридов олигосахариды классифицируются на диозы (дисахариды), триозы (трисахариды), тетраозы (тетрасахариды) и т.д. Важными для организма являются дисахариды. К ним относятся:

  • сахароза;
  • мальтоза;
  • лактоза.

Наиболее известные трисахариды:

  • рафиноза;
  • мелицитоза;
  • мальтотриоза.

Полисахариды полимерные вещества, включающие сотни или даже тысячи структурных единиц (CnH2mOm). Они также могут состоять из неоднородных моносахаридов и классифицироваться на две группы:

  • гомополисахариды (целлюлоза, крахмал, хитин, гликоген);
  • гетерополисахариды (гепарин).

Наиболее сладким углеводом является не глюкоза, а сахароза. Именно она подаётся к чаю и используется в кондитерских изделиях.

Сахароза

Рис. 3. Сахароза.

Что мы узнали?

Кратко рассмотрели строение и классы углеводов. Все углеводы включают карбонильные и гидроксильные группы. Выделяют простые (моносахариды) и сложные (олигосахариды, полисахариды) углеводы. Простые сахара и олигосахариды отличаются сладким вкусом и хорошей растворимостью в воде. Полисахариды – сложные, многоструктурные вещества, нерастворимые в воде и не имеющие сладкого вкуса. Олигосахариды и полисахариды могут включать как однородные, так и неоднородные структурные единицы.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 3.9. Всего получено оценок: 164.

Предметы