Классификация углеводов и их биологическая роль

Введение

Знания о структуре и свойствах физиологически важных углеводов необходимы для понимания их фундаментальной роли в материальном и энергетическом обеспечении жизни млекопитающих. Наиболее важным является шестиуглеродный сахар глюкоза. Именно в форме глюкозы поступает в кровь основная масса углеводов из пищи; в глюкозу же превращаются углеводы в печени и из глюкозы могут образовываться все остальные углеводы в организме. Глюкоза используется как основной вид топлива в тканях млекопитающих и служит универсальным топливом в период эмбрионального развития. Она превращается в другие углеводы, выполняющие высокоспецифичные функции – в гликоген, являющийся формой хранения энергии, в рибозу, содержащуюся в нуклеиновых кислотах, в галактозу, которая входит в состав лактозы молока. Некоторые углеводы входят в состав сложных липидов и образуют вместе с белками гликопротеины и протеогликаны.

С нарушением обмена углеводов тесно связан ряд заболеваний – сахарный диабет, галактоземия, нарушения в системе запасания гликогена, нетолерантность к молоку и прочие.

Классификация углеводов и их биологическая роль

Углеводы (сахара) – группа природных полигидроксиальдегидов и полигидроксикетонов с общей формулой (CH₂O)_n. По числу мономерных единиц углеводы подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды – углеводы, которые не могут быть гидролизованы до более простых форм. Их можно подразделить на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и октозы в зависимости от числа содержащихся в их молекуле атомов углерода; их можно разделить также на альдозы и кетозы в зависимости от присутствия альдегидной или кетонной группы. С точки зрения изомерии, моносахариды принадлежат к L- или D- ряду, что определяется ориентацией групп –H и –OH при атоме углерода, соседнем с концевым атомом, содержащим первичную спиртовую группу (–OH справа - D-изомер, слева - L-изомер). Большинство моносахаридов в организме имеют D-конфигурацию – именно к этой конфигурации специфичны ферменты, ответственные за их метаболизм. В таблице 1 представлены наиболее физиологически важные пентозы и их биохимическое значение.

Таблица 1 – Физиологически важные пентозы

В таблице 2 представлены наиболее физиологически важные гексозы и их биологическая роль.

Таблица 2 – Физиологически важные гексозы

К олигосахаридам относят соединения, молекулы которых построены из остатков циклических форм моносахаридов. Они соединяются кислород-гликозидными связями между полуацетальными или между полуацетальной и спиртовой гидроксильными группами в ходе реакции с отщеплением воды. Число остатков моносахаридов в молекулах олигосахаридов не превышает 10. По числу остатков моносахаридов олигосахариды подразделяются на ди-, три-, тетрасахариды и т.д.

Дисахариды представляют собой сахара, состоящие из двух моносахаридных остатков, соединенных гликозидной связью. В таблице 3 представлены наиболее физиологически важные дисахариды и их клиническое значение.

Таблица 3 – Физиологически важные дисахариды

К полисахаридам относятся следующие физиологически важные углеводы: крахмал (наиболее важный вид пищевых углеводов), гликоген (полисахарид, в виде которого углеводы запасаются в организме животного), целлюлоза (основной структурный компонент растительных тканей, практически не перевариваясь, стимулирует перистальтику кишечника человека).

Метаболизм углеводов

Существуют три пути превращения поступающей в организм глюкозы: 1) немедленное включение в энергетический метаболизм; 2) превращение в гликоген для долгосрочного хранения; 3) превращение в липиды.