Функції й класифікація вуглеводів

Вуглеводи поряд з білками й ліпідами є найважливішими хімічними сполуками живих організмів. Вчені підрахували, що в природі вуглеводів більше, ніж всіх узятих разом органічних сполук. В організмі тварин і людини вуглеводи виконують досить важливі функції:

1. насамперед енергетичну (головний вид клітинного палива), структурну (обов'язковий компонент більшості внутрішньоклітинних структур),

2. захисну й опорну, це основні компоненти оболонок рослинних і тваринних клітин, беруть участь у побудові зовнішнього скелету комах і ракоподібних, велике значення полісахаридів у підтримці імунітету, а також при стресі – рослинні цукри зв’язують воду, утримуючи її в клітині, та з’єднуються з білками і НК, стабілізуючі їхні молекули у несприятливих умовах.

3. Пластичну - вуглеводи також використовуються для синтезу нуклеїнових кислот (рибоза, дезоксирибоза), вони є складними компонентами нуклеотидних коферментів, що грають винятково важливу роль у метаболізмі живих істот.

4. Виконують функцію запасних живильних речовин (глікоген, цукри, крохмаль, фруктозани).

5. А також осмотичну (цукри, розчинені у клітинному соку), регуляторну (активність фітогормонів) та сигнальну (беруть участь у розпізнанні патогенів, які потрапляють у клітину).

У складі тіла людини й тваринних вуглеводів присутні в меншій кількості (не більше 2% від сухої маси тіла), чим білки й ліпіди. У рослинних організмах па частку вуглеводів доводиться до 80% сухої маси, тому в цілому в біосфері вуглеводів більше, ніж всіх інших органічних сполук, разом узятих.

Відповідно до прийнятої в цей час класифікації, вуглеводи підрозділяються на три основні групи: моносахариди, олігосахариди й полісахариди.

Органічним сполукам, які відносяться до вуглеводів, дають назву залежно від кількості атомів вуглецю, що входить у молекулу, з додаванням закінчення «оза». Якщо частка містить 3 атоми вуглецю, то її називають триозою, якщо 4 атоми - тетрозою, якщо в молекулі є 5 атомів вуглецю, то це буде пентоза, 6 атомів - гексоза, 7 атомів - гептоза і т.д.

ТРИОЗИ (С₃Н₆О₃)

Триози є представниками найпростіших моносахаридів, які утворюються в організмі людини, тварин і рослин як проміжні продукти розпаду в основному складних вуглеводів. До них відносяться гліцериновий альдегід (I), діоксиацетон (II) і ін.

ТЕТРОЗИ (С₄Н₈О₄)

У групу моносахаридів - тетроз входять речовини, які утворюються в організмі при розпаді більш складних вуглеводів. Представником тетроз є еритроза, що в альдегідній формі зустрічається в пентозному циклі розпаду вуглеводів.

Формула тетрози:

ПЕНТОЗИ (С₅Н₁₀0₅)

Пентози у вільному виді не зустрічаються, але вони широко поширені в природі в складі складних сполук - пентозанів. Представниками пентоз є арабіноза, ксилоза, рибоза й дезоксирибоза, ксилулоза. Їхні формули:

У звичайних умовах в організмі пентози зустрічаються не лінійної структури, а циклічної, за рахунок чого виникає додатковий асиметричний атом вуглецю, тому з'являються - і - форми моносахаридів.

ГЕКСОЗИ (С₆Н₁₂О₆)

Гексози зустрічаються також у двох таутомерних формах - відкритій й циклічній

О ЛІГОЦУКРИ

Основна маса олігоцукрів представлена дисахаридами, серед яких важливу роль для організму тварин грають сахароза, мальтоза й лактоза. Дисахарид целлобіоза має важливе значення для життя рослин.

Сахароза складається із глюкози й фруктози, з'єднаних між собою по типу простого ефіру за рахунок полуацетальних гідроксилів, пов'язаних із С₁ глюкози й С₂ фруктози. Її будова:

Полісахариди, що зустрічаються у тваринних і рослинних організмах, розділяються на гомо- і гетеро полісахариди. При гідролізі гомополісахаридів утворяться моносахариди одного типу - тільки глюкоза (наприклад, крохмаль, глікоген) або тільки фруктоза (інулін). При гідролізі гетерополисахаридів поряд з різними моносахаридами утворяться і їхні похідні - гексозаміни, а також глюкуронова, оцтова, сірчана й нейрамінова кислоти.