При расщеплении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж.

 

Моносахариды – это простейшие углеводы. В их состав входят углерод, водород и кислород в соотношении 1:2:1. Молекула моносахарида состоит из углеродного скелета, в боковых цепях которого содержатся водород и функциональные группы (гидроксильные –ОН, альдегидные –СНО, кетогруппы =С=О).

 

 

 

 

Количество углеродных атомов в одной молекуле – от 3 до 7. Наиболее часто встречаются триозы С₃Н₆О₃ (например, глицериновый альдегид), пентозы С₅Н₁₀О₅ (например, рибоза, производным от которой является дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄), гексозы С₆Н₁₂О₆ (глюкоза и фруктоза). При наличии альдегидной группы моносахариды называются альдозы (рибоза, глюкоза), а при наличии кетогруппы – кетозы (фруктоза).

Производными от углеводов являются сахарные спирты, сахарные кислоты (содержат карбоксил – СООН), аминосахара (содержат аминогруппу –NH₂), фосфорилированные сахара (содержат фосфатную группу -РО₄).

Функции моносахаридов:

1. Играют роль промежуточных продуктов реакций.

2. Входят в состав нуклеотидов и их производных (см. ниже).

3. Входят в состав некоторых коферментов (см. ниже).

4. Служат основными источниками энергии при дыхании.

5. Служат исходными веществами для синтеза аминокислот, сложных углеводов (см. ниже) и других веществ (например, аскорбиновой кислоты).

Олигосахариды – это углеводы, состоящие из остатков 2...10 молекул моносахаридов, связанных гликозидными связями.

К олигосахаридам относятся дисахариды. Это углеводы, состоящие из двух остатков моносахаридов. Из дисахаридов наиболее распространены: сахароза, или тростниковый сахар (состоит из остатков глюкозы и фруктозы), реже встречаются лактоза, или молочный сахар (состоит из остатков глюкозы и галактозы), мальтоза (состоит из двух остатков глюкозы) и другие. Дисахариды служат источниками энергии в клетках.

Прочие олигосахариды - это углеводы, состоящие из остатков 3...10 молекул моносахаридов, связанных гликозидными связями. При этом углеродный скелет может быть линейным или разветвленным. Олигосахариды склонны к образованию соединений с липидами (гликолипиды) и белками (гликопротеиды, илигликопротеины). Олигосахариды входят в состав гликокаликса клетки, образуют разнообразные антигены, участвуют в информационно-сигнальных контактах.

Полисахариды – это углеводы, состоящие из остатков множества моносахаридов (тысячи и десятки тысяч), связанных гликозидными связями. Гигантские молекулы (макромолекулы), в состав которых входят сходные, многократно повторяющиеся структуры, называются полимеры, а сами повторяющиеся структуры называются мономеры. Полимеры могут быть линейными и разветвленными. К полисахаридам относятся многие полимеры глюкозы: крахмал, гликоген, целлюлоза (клетчатка).

Если все мономеры в составе полимера совершенно одинаковы, то полимер называется гомополимер, если же мономеры различаются, то полимер называется гетерополимер.

К полисахаридам – гомополимерам относятся: крахмал, гликоген, целлюлоза. В этих полимерах мономерами являются разные формы глюкозы, остатки которой соединены между собой различным способом. Другие полисахариды–гомополимеры: инулин (запасное вещество многих сложноцветных; мономером является фруктоза), хитин (мономером является ацетилглюкозамин).

К полисахаридам – гетерополимерам относятся: пектины (состоят из чередующихся остатков галактозы и галактуроновой кислоты); гемицеллюлозы (состоят из чередующихся остатков разнообразных пентоз и сахарных кислот); муреин (состоит из чередующихся остатков двух аминосахаров); мукополисахариды (состоят из повторяющихся дисахаридных остатков, причем, в каждом дисахаридном блоке один из моносахаридов представлен аминосахаром).

Функции полисахаридов:

1. Запасающие (гликоген у грибов и животных, крахмал у растений).

2. Структурные, или опорно-защитные (целлюлоза, муреин, мукополисахариды).

 

Липиды

Липиды - это сборная группа органических веществ, которые плохо растворимы в воде, но хорошо растворимы в органических (неполярных) растворителях. В молекулах липидов имеются неполярные (углеводородные) и полярные (–СООН, –ОН, –NH₂) участки. Неполярные участки не смачиваются водой и называются гидрофобными. Полярные участки смачиваются водой и называются гидрофильными.

К липидам относятся триглицериды, фосфолипиды, стероиды, терпены, воски и некоторые другие вещества.

 

 

 

1 — триглицерид; 2 — сложноэфирная связь; 3 — ненасыщенная жирная кислота;

4 — гидрофильная головка; 5 — гидрофобный хвост.

 

 

Триглицериды – сложные эфиры глицерина и жирных кислот С₁₄–С₂₂. Глицериновая «головка» – это гидрофильная часть, которая хорошо смачивается водой; углеводородные «хвосты» (остатки жирных кислот) – это гидрофобная часть, которая плохо смачивается водой. Если в составе триглицеридов преобладают остатки насыщенных жирных кислот (без связей –СН=СН–), то образуются твердые тугоплавкие жиры, а если преобладают остатки ненасыщенных жирных кислот (со связями –СН=СН–), то образуются жидкие легкоплавкие жиры (масла).

Фосфолипиды – это основной компонент биологических мембран. У всех клеток (за редчайшим исключением) в состав мембран входят фосфодиацилглицерины. Это сложные эфиры, молекулы которых состоят из остатка глицерина, двух остатков жирных кислот, остатка фосфорной кислоты и азотистого основания. Молекула фосфодиацилглицерина состоит из гидрофильной фосфоглицериновой головки (включающей и азотистое основание) и гидрофобных углеводородных хвостов. Существует несколько классов фосфодиацилглицеринов: лецитины (содержат азотистое основание холин), кефалины (в качестве азотистого основания содержат аминокислоту серин) и другие. Кроме фосфодиацилглицеринов, в состав животных клеток входит особая группа фосфолипидов – сфингомиелины.

Стероиды – особая группа веществ, характерных для животных и состоящих из стероидного ядра и функциональных групп в боковых цепях. К стероидам относятся холестерин и его производные, половые гормоны, адренокортикотропные гормоны.

Терпены – многочисленный класс органических веществ, в основе которых лежит углеводородная цепь с чередующимися двойными и одиночными связями (последовательность изопреновых остатков). К терпенам относятся многие пигменты (например, каротиноиды; фитол в составе хлорофилла), регуляторы роста у грибов и растений (гиббереллины), эфирные масла (ментол, камфара). Терпены характерны для грибов и растений.

Воски – разнообразные сложные эфиры спиртов и жирных кислот. Обычно выполняют защитные функции.

Липиды могут образовывать соединения с углеводамигликолипиды ) и белками липопротеидыилигликопротеины ).

Функции липидов:

1. Структурные. Фосфолипиды – основа клеточных мембран.

2. Запасающие. Твердые и жидкие жиры (триглицериды).

3. Регуляторные. Многие гормоны.

4. Защитные. Жиры, воски, терпены.

5. Энерготрансформирующие (в составе фотосинтетических пигментов).

6. Информационно-сигнальные (участвуют в формировании антигенов).