Глава 5. Углеводы

Углеводы выполняют многообразные функции в живых организмах: энергетическую, структурную, защитную, рецепторную.

Классификация углеводов

Углеводами называют группу органических соединений, объединенных общей формулой С_х(Н₂О)_у. Углеводы – это альдегидные и кетонные производные полиатомных (содержащих более одной ОН-группы) спиртов или как соединения, при гидролизе которых образуются эти производные.

Углеводы делятся на три группы:

Моносахариды

Моносахариды – углеводы, которые не могут быть гидролизованы до более простых форм. Их можно подразделить на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и октозы в зависимости от числа содержащихся в их молекуле атомов углерода. В зависимости от присутствия альдегидной или кетонной группы моносахариды делятся на альдозы и кетозы (табл. 5)

Таблица 5

Моносахариды

Моносахариды	Альдозы	Кетозы
Триозы (С3Н6О3)	Глицероза	Дигидрооксиацетон
Тетрозы (С4Н8О4)	Эритроза	Эритрулоза
Пентозы (С5Н10О5)	Рибоза	Рибулоза
Гексозы (С6Н12О6)	Глюкоза	Фруктоза

Моносахариды – оптически активные соединения, так как в их молекулах имеются асимметричные атомы углерода, связанные с различными заместителями. Таких атомов углерода может быть (за исключением производного трисахарида – дигидрооксиацетона) один или несколько. Простейшим моносахаридом, проявляющим оптическую активность, является глицеральдегид. В его молекуле находится один асимметричный углеродный атом, а сам моносахарид существует в двух формах:

Все стереоизомеры (соединения, имеющие одну и ту же структурную формулу, но различающиеся по пространственной конфигурации, называются стереоизомерами) моносахаридов определяют по отношению к выбранному в качестве стандарта веществу – глицеральдегиду. Различают D- и L-формы (D- и L-конфигурации) по сходству расположения групп атомов у последнего центра асимметрии с расположением групп у D- и L-глицеральдегида. Общее число стереоизоизомеров для любого моносахараида выражается формулой N = 2ⁿ, где N – число стереоизомеров, а n – число асимметричных атомов углерода.

Моносахариды способны вращать плоскость поляризованного луча вправо – это правовращающие (+), или влево – левовращающие сахара (–).

Моносахариды – кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус. В водных растворах, в том числе в клетке, моносахариды, содержащие не менее 5 атомов углерода, из ациклических форм переходят в циклические (фуранозные или пиранозные) формы и обратно, подвергаясь динамической изомерии – таутомерии. Если гликозидный гидроксил расположен под плоскостью пиранозного или фуранозного кольца, то моносахариды находятся в a-форме, если же над плоскостью кольца, то образуется b-форма сахаров:

Пиранозное кольцо может принимать две конфигурации – форму кресла и форму лодки (конформационные формулы):

а - аксиальное положение (под плоскостью или над плоскостью);

э - экваториальное положение (в плоскости листа).

Существование a- и b-изомеров обеспечивает большое химическое разнообразие полисахаридов. Так, в крахмале глюкоза представлена a-, а в целлюлозе
b-формой.

Изомерные формы моносахаридов, отличающихся друг от друга конфигурацией полуацетального углеродного атома, такие как a-D-глюкоза, b-D-глюкоза, называются аномерами.

Значение моносахаридов велико. Пятиуглеродные моносахариды, пентозы, являются важными компонентами нуклеотидов, нуклеиновых кислот и многих коферментов. Из гексоз наиболее важное физиологическое значение имеет глюкоза, галактоза, фруктоза и манноза (табл. 6; 7)

Таблица 6

Дата добавления: 2015-10-23