Что такое углеводы определение по биологии: Углеводы (тема биологии, 9 класс)

Углеводы. Липиды — Биология Егэ

Воски — это сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов. У растений они образуют пленку на поверхности органов — листьев, плодов. Эти соединения защищают наземные органы растений от излишней потери влаги, предотвращают проник­новение патогенов и т. п. У насекомых они покрывают тело или служат для построения сот. 

Гликолипиды также являются компонентами мембран, но их содержание там невелико.Нелипидная часть гликолипидов включает остаток углевода.

Функции липидов. 

Запасающая  – жиры, откладываются в запас в тканях позвоночных животных. 

Энергетическая  – половина энергии, потребляемой клетками позвоночных животных в состоянии покоя, образуется в результате окисления жиров. Жиры используются и как источник воды. Энергетический эффект от расщепления 1 г жира – 39 кДж, что в два раза больше энергетического эффекта от расщепления 1 г глюкозы или белка. 
Защитная  – подкожный жировой слой защищает организм от механических повреждений. 
Структурная  – фосфолипиды  входят в состав клеточных мембран. 
Теплоизоляционная  – подкожный жир помогает сохранить тепло. 
Электроизоляционная  – миелин, выделяемый клетками Шванна (образуют оболочки нервных волокон), изолирует некоторые нейроны, что во много раз ускоряет передачу нервных импульсов. 
Питательная  – некоторые липидоподобные вещества способствуют наращиванию мышечной массы, поддержанию тонуса организма. 
Смазывающая  – воски покрывают кожу, шерсть, перья и предохраняют их от воды. Восковым налетом покрыты листья многих растений, воск используется в строительстве пчелиных сот. 
Гормональная  – гормон надпочечников – кортизон и половые гормоны имеют липидную природу.

Видео YouTube

ТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ  

Часть А

А1. Мономером полисахаридов может быть:
1) аминокислота 
2) глюкоза 
3) нуклеотид 
4) целлюлоза

А2. В клетках животных запасным углеводом является:
1) целлюлоза 
2) крахмал 
3) хитин 
4) гликоген

А3. Больше всего энергии выделится при расщеплении:
1) 10 г белка 
2) 10 г глюкозы 
3) 10 г жира 
4) 10 г аминокислоты

А4. Какую из функций липиды не выполняют?
1) энергетическую 
2)каталитическую 
3) изоляционную 
4) запасающую

А5. Липиды можно растворить в:
1) воде 
2) растворе поваренной соли 
3) соляной кислоте 
4) ацетоне

Часть В

В1. Выберите особенности строения углеводов
1) состоят из остатков аминокислот
2) состоят из остатков глюкозы
3) состоят из атомов водорода, углерода и кислорода
4) некоторые молекулы имеют разветвленную структуру
5) состоят из остатков жирных кислот и глицерина
6) состоят из нуклеотидов

В2. Выберите функции, которые углеводы выполняют в организме
1) каталитическая 
2) транспортная 
3) сигнальная 
4)строительная     
5) защитная        
6) энергетическая

ВЗ. Выберите функции, которые липиды выполняют в клетке
1) структурная        
2) энергетическая 
3) запасающая 
4) ферментативная  
5) сигнальная       
6) транспортная

В4. Соотнесите группу химических соединений с их ролью в клетке:

Часть  С

С1. Почему в организме не накапливается глюкоза, а накапливается крахмал и гликоген?

Тест 2

Часть 1 содержит 10 заданий (А1-10). К каждому заданию приводится 4 варианта ответа, один из которых верный.

Часть 1

А 1. Моносахарид, в молекуле которого содержится пять атомов углерода

1. глюкоза

2. фруктоза

3. галактоза

4. дезоксирибоза

А 2. Химическая связь, соединяющая остатки глицерина и высших жирных кислот в молекуле жира

1. ковалентная полярная

2. ковалентная неполярная

3. ионная

4. водородная

А 3. Мономером крахмала и целлюлозы является

1. глюкоза

2. глицерин

3. нуклеотид

4. аминокислота

А 4. В каком из веществ растворятся липиды

1. вода

2. ацетон

3. физиологический раствор

4. соляная кислота

А 5. Зимостойкость растений повышается при накоплении в клетках:

1. крахмала

2. жиров

3. сахаров

4. минеральных солей

А 6. В каких продуктах содержится наибольшее количество углеводов, необходимых человеку?

1. в сыре и твороге

2. хлебе и картофеле

3. мясе и рыбе

4. растительном масле

А 7. Конечными продуктами гликогена в клетке являются

1. АТФ и вода

2. кислород и углекислый газ

3. вода и углекислый газ

4. АТФ и кислород

А 8. Запасным углеводом в животной клетке является

1. крахмал

2. гликоген

3. целлюлоза

4. хитин

А 9. Сок, не содержащий ферментов, но облегчающий всасывание жиров в тонком кишечнике

1. желудочный сок

2. поджелудочный сок

3. кишечный сок

4. желч

А 10. У человека углеводы пищи начинают перевариваться в

1. двенадцатипёрстной кишке

2. ротовой полости

3. желудке

4. толстом кишечнике

Часть 2 содержит 8 заданий (В1-В8): 3 – с выбором трёх верных ответов из шести, 3 – на соответствие, 2 – на установление последовательности биологических процессов, явлений, объектов.

Часть 2

В 1. Липиды, встречающиеся только у животных

1. холестерин

2. липопротеиды

3. триглицериды

4. фосфолипиды

5. желчные кислоты

6. тестостерон

В 2. Моносахаридами являются

1. рибоза

2. сахароза

3. лактоза

4. глюкоза

5. мальтоза

6. галактоза

В3. Сложные органические соединения, в молекулу которых входит углеводный компонент

1. рибонуклеотиды

2. фосфолипиды

3. дезоксирибонуклеотиды

4. аминокислоты

5. аденозинтрифосфат

6. холестерин

В 4. Формы углеводов в растительных и животных клетках

Клетка Углевод

А) растительные клетки 1. гликоген

Б) животные клетки 2. крахмал

3. целлюлоза

4. гепарин

В 5. Установите соответствие между характеристикой и органическим веществом

Характеристика Органическое вещество

1. Состоят из углерода, водорода и кислорода А. Углеводы

2. Низкая теплопроводность Б. Жиры

3. Образуют биополимеры – полисахариды

4. Обеспечивают взаимодействие клеток одного типа

5. Все они не полярны

6. Практически не растворимы в воде

В 6. Установите соответствие между углеводом и группой углеводов, к которой они относятся

Название углевода Группа углеводов

1.Глюкоза А. моносахариды

2. Сахароза Б. Дисахариды

3. Галактоза В. Полисахариды

4. Крахмал

5. Мальтоза

6. Лактоза

В 7. Расположите моносахариды в порядке возрастания числа атомов углерода в их молекуле

1. диоксиацетон (кетоза)

2. глюкоза

3. элитроза треоза

4. рибоза

5. глюкозамин

6. рамно-О

В 8. Расположите жиры в порядке возрастания атомов углерода в их молекуле

1. трипальмитин

2. тристеарин

3. трилаурин

4. трикаприлин

5. тримиристин

Часть 3 содержит 6 заданий. На задание С 1 дайте краткий свободный ответ, а на задания С2-С6 – полный развёрнутый ответ.

Часть 3

С 1. Какую роль для живых организмов играют фосфолипиды и гликолипиды?

С 2. Укажите номера предложений, в которых допущены ошибки. Объясните их.

1. Углеводы представляют собой соединения углерода и водорода.

2. Различают три класса углеводов – моносахариды, дисахариды и полисахариды.

3. Наиболее распространённые моносахариды – сахароза и лактоза.

4. Они растворимы в воде и обладают сладким вкусом.

5. При расщеплении 1 г. глюкозы выделяется 35,2 кДЖ энергии

С 3. Каковы функции углеводов в растительных клетках?

С 4. Объясните, почему запасающую функцию выполняют полисахариды, а не моносахариды?

Ответы:

Часть 1

А1-4 А6-2

А2-1 А7-3

А3-1 А8-2

А4-2 А9-4

А5-3 А10-2

Часть 2

В1-1 3 4

В2-1 4 6

В3-1 3 5

В4 -А 2 3, Б 1 4

В5-А 1 3 4, Б 2 5 6

В6-А1 3, Б 2 5 6, В 4

В7-1 3 4 2 5 6

В8-4 3 5 1 2

Часть 3

С 1. Фосфолипиды и гликолипиды являются компонентами клеточных мембран.

С 2. 1. углерода и воды.

3. дисахариды.

5. 17,6 кДЖ

С 3. 1. Моносахариды и дисахариды выполняют энергетическую функцию.

2. Крахмал – запасное питательное вещество.

3. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок.

С 4. 1. Так как полисахариды не растворимы в воде, они не оказывают осмотического и химического действия на клетку.

2. В твёрдом и обезвоженном состоянии имеют меньший объём и большую полезную массу.

3. Менее доступны для болезнетворных бактерий и грибов, так как эти организмы пищу всасывают, а не заглатывают.

4. При необходимости легко превращаются в моносахариды.

Углеводы, их строение и роль в клетке | Биология. Реферат, доклад, сообщение, краткое содержание, конспект, сочинение, ГДЗ, тест, книга

Тема: Микробиология

Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Различают три основных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды и полисахариды, различающиеся и числом мономерных звеньев.

Моносахариды — бесцветные, твердые кристалличе­ские вещества, легко растворимые в воде, имеющие слад­кий вкус. Самые распространенные в природе гексозы —  глюкоза и фруктоза. Пентозы (рибоза и дезокси­рибоза) входят в состав нуклеиновых кислот. Дисахариды образованы двуми моносахаридами. Они обладают теми же свойствами, что и моносахариды. Наиболее часто встречаются мальтоза, или солодовый сахар, лактоза, входящая в состав молока, сахароза или свекловичный сахар.

Полисахариды — это биополимеры. Содержат большое число моносахаридных остатков и обладают высокой молеку­лярной массой. Они не растворимы в воде и несладкие на вкус. Наиболее распространены такие полимеры глюкозы, как крахмал и целлюлоза — у растений; гликоген и хитин — у жи­вотных. Крахмал и гликоген играют роль аккумуляторов энер­гии. Целлюлоза — основной компонент клеточных оболочек растений, хитин — образует покровы у членистоногих живот­ных, входит в состав клеточных оболочек многих грибов.

Функции углеводов: Материал с сайта //iEssay.ru

1. Энергетическая функция. Углеводы являются основ­ным источником энергии для живых организмов. При рас­теплении одного грамма углеводов освобождается 17,6 кДж.
2.  Структурная функция. Углеводы и их производные входят в состав многих тканей живых организмов.
3. Функция запаса питательных веществ. Полисахари­ды накапливаются в клетках и расходуются по мере воз­никновения потребности в энергии.

8. Органические вещества. Углеводы. Белки. Биология. Общая биология. 10 класс. Базовый уровень

8. Органические вещества. Углеводы. Белки

Вспомните!

Какие вещества называют биологическими полимерами?

Каково значение углеводов в природе?

Назовите известные вам белки. Какие функции они выполняют?

Углеводы (сахара). Это обширная группа природных органических соединений. В животных клетках углеводы составляют не более 5 % сухой массы, а в некоторых растительных (например, клуб ни картофеля) их содержание достигает 90 % сухого остатка. Углеводы подразделяют на три основных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеиновых кислот (рис. 15). Глюкоза присутствует в клетках всех организмов и является одним из основных источников энергии для животных. Широко распространена в природе фруктоза – фруктовый сахар, который значительно слаще других сахаров. Этот моносахарид придаёт сладкий вкус плодам растений и мёду.

Если в одной молекуле объединяются два моносахарида, такое соединение называют дисахаридом. Самый распространённый в природе дисахарид – сахароза, или тростниковый сахар, – состоит из глюкозы и фруктозы (рис. 16). Её получают из сахарного тростника или сахарной свёклы. Именно она и есть тот самый сахар, который мы покупаем в магазине.

Сложные углеводы – полисахариды, состоящие из простых сахаров, выполняют в организме несколько важных функций (рис. 17). Крахмал для растений и гликоген для животных и грибов являются резервом питательных веществ и энергии.

Рис. 15. Структурные формулы моносахаридов

Рис. 16. Структурная формула сахарозы (дисахарида)

Рис. 17. Строение полисахаридов

Крахмал запасается в растительных клетках в виде так называемых крахмальных зёрен. Больше всего его откладывается в клубнях картофеля и в семенах бобовых и злаков. Гликоген у позвоночных содержится главным образом в клетках печени и мышцах. Крахмал, гликоген и целлюлоза построены из молекул глюкозы.

Целлюлоза и хитин выполняют в организмах структурную и защитную функции. Целлюлоза, или клетчатка, образует стенки растительных клеток. По общей массе она занимает первое место на Земле среди всех органических соединений. По своему строению очень близок к целлюлозе хитин, который составляет основу наружного скелета членистоногих и входит в состав клеточной стенки грибов.

Белки (полипептиды). Одними из наиболее важных органических соединений в живой природе являются белки. В каждой живой клетке присутствует одновременно более тысячи видов белковых молекул. И у каждого белка своя особая, только ему свойственная функция. О первостепенной роли этих сложных веществ догадывались ещё в начале XX в., именно поэтому им дали название протеины (от греч. protos – первый). В различных клетках на долю белков приходится от 50 до 80 % сухой массы.

Строение белков. Длинные белковые цепи построены всего из 20 различных типов аминокислот, имеющих общий план строения, но отличающихся друг от друга по строению радикала (R) (рис. 18). Соединяясь, молекулы аминокислот образуют так называемые пептидные связи (рис. 19).

Рис. 18. Общая структурная формула аминокислот, входящих в состав белков

Рис. 19. Образование пептидной связи между двумя аминокислотами

Две полипептидные цепи, из которых состоит гормон поджелудочной железы – инсулин, содержат 21 и 30 аминокислотных остатков. Это одни из самых коротких «слов» в белковом «языке». Миоглобин – белок, связывающий кислород в мышечной ткани, состоит из 153 аминокислот. Белок коллаген, составляющий основу коллагеновых волокон соединительной ткани и обеспечивающий её прочность, состоит из трёх полипептидных цепей, каждая из которых содержит около 1000 аминокислотных остатков.

Последовательное расположение аминокислотных остатков, соединённых пептидными связями, является первичной структурой белка и представляет собой линейную молекулу (рис. 20). Закручиваясь в виде спирали, белковая нить приобретает более высокий уровень организации – вторичную структуру. И наконец, спираль полипептида сворачивается, образуя клубок (глобулу). Именно такая третичная структура белка и является его биологически активной формой, обладающей индивидуальной специфичностью. Однако для ряда белков третичная структура не является окончательной.

Может существовать четвертичная структура – объединение нескольких белковых глобул в единый рабочий комплекс. Так, например, сложная молекула гемоглобина состоит из четырёх полипептидов, и только в таком виде она может выполнять свою функцию.

Функции белков. Огромное разнообразие белковых молекул подразумевает столь же широкое разнообразие их функций (рис. 21, 22). Около 10 тыс. белков-ферментов служат катализаторами химических реакций. Они обеспечивают слаженную работу биохимического ансамбля клеток живых организмов, ускоряя во много раз скорость химических реакций.

Рис. 20. Строение белковой молекулы: А – первичная; Б – вторичная; В – третичная; Г – четвертичная структуры

Вторая по величине группа белков выполняет структурную и двигательную функции. Белки участвуют в образовании всех мембран и органоидов клетки. Коллаген входит в состав межклеточного вещества соединительной и костной ткани, а основным компонентом волос, рогов и перьев, ногтей и копыт является белок кератин. Сократительную функцию мышц обеспечивают актин и миозин.

Транспортные белки связывают и переносят различные вещества и внутри клетки, и по всему организму.

Белки-гормоны обеспечивают регуляторную функцию.

Например, соматотропный гормон, вырабатываемый гипофизом, регулирует общий обмен веществ и влияет на рост. Недостаток или избыток этого гормона в детском возрасте приводит соответственно к развитию карликовости или гигантизма.

Рис. 21. Основные группы белков

Чрезвычайно важна защитная функция белков. При попадании в организм человека чужеродных белков, вирусов или бактерий на защиту встают иммуноглобулины – защитные белки. Фибриноген и протромбин обеспечивают свёртываемость крови, предохраняя организм от кровопотери. Есть у белков и защитная функция несколько иного рода. Многие членистоногие, рыбы, змеи и другие животные выделяют токсины – сильные яды белковой природы. Белками являются и самые сильные микробные токсины, например ботулиновый, дифтерийный, холерный.

При нехватке пищи в организме животных начинается активный распад белков до конечных продуктов, и тем самым реализуется энергетическая функция этих полимеров. При полном расщеплении 1 г белка выделяется 17,6 кДж энергии.

Рис. 22. Синтезированные белки или остаются в клетке для внутриклеточного применения, или выводятся наружу для использования на уровне организма

Рис. 23. Денатурация белка

Денатурация и ренатурация белков. Денатурация – это утрата белковой молекулой своей структурной организации: четвертичной, третичной, вторичной, а при более жёстких условиях – и первичной структуры (рис. 23). В результате денатурации белок теряет способность выполнять свою функцию. Причинами денатурации могут быть высокая температура, ультрафиолетовое излучение, действие сильных кислот и щелочей, тяжёлых металлов и органических растворителей.

Дезинфицирующее свойство этилового спирта основано на его способности вызывать денатурацию бактериальных белков, что приводит к гибели микроорганизмов.

Денатурация может быть обратимой и необратимой, частичной и полной. Иногда, если воздействие денатурирующих факторов оказалось не слишком сильным и разрушение первичной структуры молекулы не произошло, при наступлении благоприятных условий денатурированный белок может вновь восстановить свою трёхмерную форму. Этот процесс называют ренатурацией, и он убедительно доказывает зависимость третичной структуры белка от последовательности аминокислотных остатков, т. е. от его первичной структуры.

Вопросы для повторения и задания

1. Какие химические соединения называют углеводами?

2. Что такое моно– и дисахариды? Приведите примеры.

3. Какой простой углевод служит мономером крахмала, гликогена, целлюлозы?

4. Из каких органических соединений состоят белки?

5. Как образуются вторичная и третичная структуры белка?

6. Назовите известные вам функции белков. Чем вы можете объяснить существующее многообразие функций белков?

7. Что такое денатурация белка? Что может явиться причиной денатурации?

Подумайте! Выполните!

1. Используя знания, полученные при изучении биологии растений, объясните, почему в растительных организмах углеводов значительно больше, чем в животных.

2. К каким заболеваниям может привести нарушение превращения углеводов в организме человека?

3. Известно, что, если в рационе отсутствует белок, даже несмотря на достаточную калорийность пищи, у животных останавливается рост, изменяется состав крови и возникают другие патологические явления. Какова причина подобных нарушений?

4. Объясните трудности, возникающие при пересадке органов, опираясь на знания специфичности белковых молекул в каждом организме.

5. Оцените содержание белков, жиров и углеводов в продуктах питания (на основании данных, представленных на этикетках).

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал и выполните задания.

Узнайте больше

К настоящему времени выделено и изучено более тысячи ферментов, каждый из которых способен влиять на скорость той или иной биохимической реакции.

Молекулы одних ферментов состоят только из белков, другие включают белок и небелковое соединение, или кофермент. В качестве коферментов выступают различные вещества, как правило, витамины и неорганические – ионы различных металлов.

Как правило, ферменты строго специфичны, т. е. ускоряют только определённые реакции, хотя встречаются ферменты, которые катализируют несколько реакций. Такая избирательность действия ферментов связана с их строением. Активность фермента определяется не всей его молекулой, а определённым участком, который называют активным центром фермента. Форма и химическое строение активного центра таковы, что с ним могут связываться только определённые молекулы, которые подходят ферменту, как ключ замку. Вещество, с которым связывается фермент, называют субстратом. Иногда одна молекула фермента имеет несколько активных центров, что, естественно, ещё более ускоряет скорость катализируемого биохимического процесса.

На заключительном этапе химической реакции комплекс «фермент – субстрат» распадается на конечные продукты и свободный фермент. Освободившийся при этом активный центр фермента может снова принимать новые молекулы вещества-субстрата (рис. 24).

Рис. 24. Схема образования комплекса «фермент – субстрат»

Повторите и вспомните!

Человек

Обмен углеводов. В организм углеводы попадают в виде различных соединений: крахмал, гликоген, сахароза, фруктоза, глюкоза. Сложные углеводы начинают перевариваться уже в ротовой полости. В двенадцатиперстной кишке они расщепляются окончательно – до глюкозы и других простых углеводов. В тонком кишечнике простые углеводы всасываются в кровь и направляются в печень. Здесь избыток углеводов задерживается и превращается в гликоген, а оставшаяся часть глюкозы распределяется между всеми клетками тела. В организме глюкоза, прежде всего, является источником энергии. Расщепление 1 г глюкозы сопровождается выделением 17,6 кДж (4,2 ккал) энергии. Продукты распада углеводов (углекислый газ и вода) выводятся через лёгкие или с мочой. Главная роль в регуляции концентрации глюкозы в крови принадлежит гормонам поджелудочной железы и надпочечников.

Больше всего углеводов содержится в продуктах растительного происхождения. Обычно в пище человека встречаются такие углеводы, как крахмал, свекловичный сахар (сахароза) и фруктовый сахар. Особенно богаты крахмалом различные крупы, хлеб, картофель. Очень полезен фруктовый сахар, он легко усваивается организмом. Этого сахара много в мёде, фруктах и ягодах. Взрослому человеку необходимо получать с пищей не менее 150 г углеводов в сутки. При выполнении физически тяжёлых работ это количество необходимо увеличить в 1,5–2 раза. С точки зрения процессов обмена веществ введение в организм полисахаридов более рационально, чем моно– и дисахаридов. Действительно, относительно медленный распад крахмала в пищеварительной системе приводит к постепенному поступлению глюкозы в кровь. В случае же переедания сладкого концентрация глюкозы в крови растёт резко, скачкообразно, что негативно влияет на работу многих органов (в том числе поджелудочной железы).

Обмен белков. Попадая в организм, пищевые белки под действием ферментов расщепляются в желудочно-кишечном тракте до отдельных аминокислот и в таком виде всасываются в кровь. Главная функция этих аминокислот – пластическая, т. е. из них строятся все белки нашего организма. Реже белки используются как источники энергии: при распаде 1 г выделяется 17,6 кДж (4,2 ккал). Аминокислоты, входящие в состав белков нашего организма, подразделяют на заменимые и незаменимые. Заменимые аминокислоты могут синтезироваться в нашем организме из других аминокислот, поступающих с пищей. К ним относятся глицин, серин и другие. Однако многие необходимые нам аминокислоты не синтезируются в нашем организме и поэтому должны постоянно поступать в организм в составе белков пищи. Такие аминокислоты называют незаменимыми. Среди них, например, валин, метионин, лейцин, лизин и некоторые другие. В случае дефицита незаменимых аминокислот возникает состояние «белкового голодания», приводящее к замедлению роста организма, ухудшению процессов самовозобновления клеток и тканей. Пищевые белки, содержащие все необходимые человеку аминокислоты, называют полноценными. К ним относят животные и некоторые растительные белки (бобовых растений). Пищевые белки, в составе которых отсутствуют какие-либо незаменимые аминокислоты, называют неполноценными (например, белки кукурузы, ячменя, пшеницы).

Большинство продуктов питания содержит белок. Богаты белком мясо, рыба, сыр, творог, яйца, горох, орехи. Особенно важны животные белки молодому растущему организму. Недостаток полноценных белков в пище приводит к замедлению роста. В сутки человеку необходимо съедать с пищей 100–120 г белка.

Распадаясь, аминокислоты образуют воду, углекислый газ и ядовитый аммиак, который в печени превращается в мочевину. Конечные продукты обмена белков выводятся из организма с мочой, по?том и в составе выдыхаемого воздуха.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

1.10: Углеводы — Biology LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Углеводы
   1. Моносахариды и дисахариды
   2. Полисахариды
   3. Биотопливо: от сахара к энергии
2. Сводка
3. Узнать больше
4. Обзор

Сахар.Это похоже на биологическую энергию?

В детстве вам, возможно, говорили, что сахар вреден для вас. Что ж, это не совсем так. По сути, углеводы состоят из сахара, от одной молекулы сахара до тысяч молекул сахара, соединенных вместе. Почему? Одна из причин — запасать энергию. Но это не значит, что вы должны есть ложкой.

Углеводы

Углеводы — наиболее распространенный тип органических соединений. Углевод представляет собой органическое соединение, такое как сахар или крахмал, и используется для хранения энергии.Как и большинство органических соединений, углеводы состоят из небольших повторяющихся единиц, которые образуют связи друг с другом, образуя более крупную молекулу. В случае углеводов небольшие повторяющиеся единицы называются моносахаридами. Углеводы содержат только углерод, водород и кислород.

Моносахариды и дисахариды

Моносахарид представляет собой простой сахар, такой как фруктоза или глюкоза. Фруктоза содержится во фруктах, тогда как глюкоза обычно возникает в результате переваривания других углеводов. Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) используется для получения энергии клетками большинства организмов и является продуктом фотосинтеза.

Общая формула для моносахарида :

(CH ₂ O) _n ,

, где n может быть любым числом больше двух. Например, в глюкозе n равно 6, а формула:

C ₆ H ₁₂ O ₆ .

Другой моносахарид, фруктоза, имеет ту же химическую формулу, что и глюкоза, но атомы расположены по-другому.Молекулы с той же химической формулой, но с атомами в другом расположении, называются изомерами . Сравните молекулы глюкозы и фруктозы в Рис. ниже. Можете ли вы определить их различия? Единственное отличие состоит в расположении некоторых атомов. Эти различия влияют на свойства двух моносахаридов.

Молекула сахарозы. Эта молекула сахарозы представляет собой дисахарид. Он состоит из двух моносахаридов: глюкозы слева и фруктозы справа.

Если два моносахарида соединяются вместе, они образуют углевод, называемый дисахаридом . Примером дисахарида является сахароза (столовый сахар), который состоит из моносахаридов глюкозы и фруктозы ( Рисунок выше). Моносахариды и дисахариды также называются простыми сахарами . Они являются основным источником энергии для живых клеток.

Полисахариды

Полисахарид представляет собой сложный углевод, который образуется, когда простые сахара связываются в цепочку.Полисахариды могут содержать всего несколько простых сахаров или тысячи из них. Сложные углеводы выполняют две основные функции: накапливают энергию и формируют структуры живых существ. Некоторые примеры сложных углеводов и их функций показаны в Таблице ниже. Какой тип сложных углеводов использует ваше собственное тело для хранения энергии?

Биотопливо: от сахара к энергии

В течение многих лет было много шума, как положительного, так и отрицательного, о производстве этанола из кукурузы. Это хорошая идея? Это необходимо? Эти вопросы необходимо обсудить. Тем не менее, Калифорнийский залив быстро становится мировым центром нового поколения альтернатив экологически чистому топливу. Объединенный институт биоэнергетики разрабатывает методы отделения биотоплива от сахаров в целлюлозе.См. Biofuels: Beyond Ethanol на http://www.kqed.org/quest/television…beyond-ethanol для получения дополнительной информации.

При просмотре Биотопливо: помимо этанола, сосредотачивается на следующих концепциях:

1. использование «целлюлозной биомассы»,
2. то, что подразумевается под «направленной эволюцией».

Резюме

• Углеводы — это органические соединения, используемые для хранения энергии.
• Моносахарид — это простой сахар, например фруктоза или глюкоза.
• Сложные углеводы выполняют две основные функции: накапливают энергию и формируют структуры живых существ.

Узнать больше

Используйте этот ресурс, чтобы ответить на следующие вопросы.

1. Что углеводы обеспечивают клетке?
2. Опишите глюкозу.
3. Что такое изомер? Привести пример.
4. Что такое дисахарид? Привести пример.
5. Какую роль играет крахмал? Какой углевод представляет собой крахмал?

Обзор

1. Что такое углевод?
2. Назовите три факта о глюкозе.
3. Предположим, вы пытаетесь идентифицировать неизвестную органическую молекулу. Он содержит только углерод, водород и кислород и находится в клеточных стенках недавно обнаруженных видов растений. Что это за тип органического соединения? Почему?
4. Сравните и сопоставьте структуры и функции простых сахаров и сложных углеводов.

примеров углеводов | Биологический словарь

Углеводы считаются наиболее распространенными органическими веществами в природе.Их можно условно разделить на две основные группы; простые углеводы (или сахара ) и сложные углеводы (AKA крахмалы ).

Общие примеры простых углеводов включают глюкозу, фруктозу, галактозу, сахарозу, лактозу и мальтозу. Примеры сложных углеводов включают крахмал, гликоген и целлюлозу.

Продукты, содержащие углеводы

Что такое углеводы?

Углеводы — это класс органических соединений, в основном состоящих из атомов углерода (C), кислорода (O) и водорода (H).Они производятся путем фотосинтеза , процесса, в котором зеленые растения используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в глюкозу (простой сахар).

Углеводы можно условно разделить на две основные группы. Это простые углеводы ( сахара, ) и сложные углеводы ( крахмала, ).

Простые углеводы (сахара)

Продукты, содержащие простой сахар

Простые углеводы также известны как сахара.Они используются организмом в качестве источника энергии с быстрым высвобождением и естественным образом содержатся в таких продуктах, как фрукты, и молоко. Рафинированный сахар представляет собой обработанный сахар, который содержится в таких пищевых продуктах, как столовый сахар, конфеты и газированные напитки.

Простейшие виды углеводов называются моносахаридами (буквально означает один сахар ). Моносахариды представляют собой мономеры углеводов и могут быть связаны вместе, чтобы образовать более сложные углеводы.

Примеры моносахаридов

Глюкоза, фруктоза и галактоза — моносахариды

Глюкоза

Глюкоза является наиболее распространенным типом моносахаридов в природе и содержится в хлебе, рисе, макаронных изделиях, картофеле, фруктах, овощах и рафинированном сахаре.

Фруктоза

Фруктоза — это «фруктовый сахар», который содержится во фруктах, овощах, меде и столовом сахаре.

Фруктоза содержится во фруктах

Галактоза

В природе галактоза обычно связана с другими сахарами, например, с лактозой (молочный сахар ).

Дисахариды — это еще один тип простых углеводов. Дисахарид означает два сахара; , следовательно, они состоят из двух моносахаридов, соединенных гликозидной связью . Гликозидные связи образуются между сахарами в результате химической реакции, называемой реакцией конденсации (также известной как реакция дегидратации ).

Примеры дисахаридов

Дисахариды образуются в результате реакций конденсации

Лактоза

Лактоза содержится в молоке и состоит из одной молекулы глюкозы, связанной с одной молекулой галактозы.

Сахароза

Сахароза используется в качестве молекулы хранения энергии зелеными растениями и состоит из одной молекулы фруктозы, связанной с одной молекулой глюкозы. Он извлекается из растений для использования в качестве столового сахара и содержится в конфетах, пирожных и других подслащенных продуктах.

Мальтоза

Мальтоза (или солодовый сахар ) естественным образом содержится в пшенице, ячмене, кукурузной муке и других зерновых. Он также содержится в некоторых фруктах, таких как персики и груши. Мальтоза состоит из двух соединенных вместе молекул глюкозы.

Мальтоза содержится в зернах

Сложные углеводы (крахмалы)

Сложные углеводы также известны как крахмалов. Это полисахариды (что означает много сахаров ) и состоят из множества молекул глюкозы, которые соединены в длинные цепи гликозидными связями. Есть три основных типа полисахаридов; это крахмал, гликоген и целлюлоза.

Примеры полисахаридов

Крахмал

Крахмал вырабатывается зелеными растениями и состоит из избыточной глюкозы, образующейся во время фотосинтеза.Он используется растениями в качестве молекулы хранения пищи и содержится в хлоропластах (где он хранится в виде гранул) или в клубнях (например, картофель) или корнях некоторых растений ( как маниока).

Крахмал содержится во многих продуктах питания, включая зерно и зерновые продукты (например, хлеб, макаронные изделия, пшеницу и овес), некоторые овощи (например, картофель, тыкву и кукурузу) и бобовые (например, горох, фасоль и чечевица).

Продукты с высоким содержанием крахмала

Гликоген

В то время как крахмал используется для хранения энергии в растениях, гликоген используется для хранения энергии у высших животных (включая людей) и различных микроорганизмов (таких как бактерии и грибы).У людей он в основном находится в печени и мышцах.

Целлюлоза

Целлюлоза (AKA волокна ) представляет собой структурный материал, содержащийся в стенках растительных клеток. Он очень жесткий и используется для сохранения формы растительных клеток и защиты их содержимого.

Целлюлоза содержится в стенках клеток

Множество животных (например, коровы, лошади и коалы) могут переваривать целлюлозу, но человеку не хватает фермента, необходимого для этого. Однако целлюлоза необходима для здорового пищеварения у людей, поскольку она помогает пище перемещаться по пищеварительному тракту.Целлюлоза в рационе называется (волокно ).

Как организм использует углеводы?

И простые, и сложные углеводы используются организмом как источник энергии. Во время пищеварения гликозидные связи, удерживающие вместе моносахариды, разрываются в результате реакций гидролиза . Молекулы глюкозы (также известные как «сахар в крови») высвобождаются и превращаются в энергию, которая затем используется для питания реакций во всех клетках тела.Любой избыток глюкозы хранится в печени или мышцах в виде гликогена.

Структура и функции углеводов

Результаты обучения

• Различия между моносахаридами, дисахаридами и полисахаридами
• Определите несколько основных функций углеводов

Большинство людей знакомы с углеводами, одним типом макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты.Спортсмены, напротив, часто «загружают углеводы» перед важными соревнованиями, чтобы у них было достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Фактически, углеводы являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи — все это естественные источники углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, через глюкозу, простой сахар, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции у людей, животных и растений.

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, соотношение углерода, водорода и кислорода в молекулах углеводов составляет 1: 2: 1. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («углевод») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы подразделяются на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды ( mono — = «один»; sacchar — = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах количество атомов углерода обычно составляет от трех до семи. Большинство названий моносахаридов оканчиваются на суффикс — ose . Если сахар имеет альдегидную группу (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если у него есть кетонная группа (функциональная группа со структурой RC (= O) R ‘), он известен как кетоза.В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и / или гексозы (шесть атомов углерода). См. Рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

Рис. 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи.Триозы, пентозы и гексозы имеют три, пять и шесть углеродных скелетов соответственно.

Химическая формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ . У человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания из глюкозы выделяется энергия, которая используется для выработки аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения потребностей растений в энергии. Избыток глюкозы часто хранится в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, которые питаются растениями.

Галактоза и фруктоза — другие распространенные моносахариды: галактоза содержится в молочном сахаре, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они отличаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за разного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметричного углерода (рис. 2).

Практический вопрос

Рис. 2. Глюкоза, галактоза и фруктоза — это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C6h22O6), но другое расположение атомов.

Что это за сахара, альдоза или кетоза?

Глюкоза и галактоза — альдозы. Фруктоза — это кетоза.

Моносахариды могут существовать в виде линейной цепи или кольцевых молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах (рис. 3).Глюкоза в кольцевой форме может иметь два разных расположения гидроксильной группы (-ОН) вокруг аномерного углерода (углерод 1, который становится асимметричным в процессе образования кольца). Если гидроксильная группа находится под номером углерода 1 в сахаре, говорят, что она находится в положении альфа ( α ), а если она выше плоскости, говорят, что она находится в положении бета ( β ). .

Рис. 3. Моносахариды из пяти и шести атомов углерода находятся в равновесии между линейной и кольцевой формами.Когда кольцо образуется, боковая цепь, на которой оно замыкается, фиксируется в положении α или β. Фруктоза и рибоза также образуют кольца, хотя они образуют пятичленные кольца в отличие от шестичленного кольца глюкозы.

Дисахариды

Дисахариды ( ди — = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь.Ковалентная связь, образованная между молекулой углевода и другой молекулой (в данном случае между двумя моносахаридами), известна как гликозидная связь (рис. 4). Гликозидные связи (также называемые гликозидными связями) могут быть альфа- или бета-типа. Альфа-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 первой глюкозы находится ниже плоскости кольца, а бета-связь образуется, когда группа ОН на углероде-1 находится выше плоскости кольца.

Рис. 4. Сахароза образуется, когда мономер глюкозы и мономер фруктозы соединяются в реакции дегидратации с образованием гликозидной связи.При этом теряется молекула воды. По соглашению атомы углерода в моносахариде нумеруются от концевого углерода, ближайшего к карбонильной группе. В сахарозе гликозидная связь образуется между углеродом 1 в глюкозе и углеродом 2 во фруктозе.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 5). Лактоза — это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы.Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Рис. 5. Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид ( поли — = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать разные типы моносахаридов.Молекулярная масса может составлять 100000 дальтон или более в зависимости от количества соединенных мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал — это хранимая в растениях форма сахаров, состоящая из смеси амилозы и амилопектина (оба полимера глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы, превышающий непосредственные потребности растения в энергии, сохраняется в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает питание зародыша во время его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных.Крахмал, потребляемый людьми, расщепляется ферментами, такими как амилазы слюны, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Крахмал состоит из мономеров глюкозы, которые соединены гликозидными связями α 1-4 или α 1-6. Цифры 1-4 и 1-6 относятся к числу атомов углерода двух остатков, которые соединились с образованием связи. Как показано на рисунке 6, амилоза представляет собой крахмал, образованный неразветвленными цепями мономеров глюкозы (только α 1-4 связей), тогда как амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид ( α 1-6 связей в точках ветвления).

Рис. 6. Амилоза и амилопектин — две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных α 1,4 гликозидными связями. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы, соединенных гликозидными связями α 1,4 и α 1,6. Из-за способа соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Гликоген — это форма хранения глюкозы у людей и других позвоночных, состоящая из мономеров глюкозы.Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Дерево и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны гликозидными связями β, 1-4 (рис. 7).

Рис. 7. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается относительно следующего, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Как показано на рисунке 7, каждый второй мономер глюкозы в целлюлозе перевернут, и мономеры плотно упакованы в виде удлиненных длинных цепей. Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на разрыв, что так важно для растительных клеток.В то время как связь β 1-4 не может быть разрушена пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, коалы, буйволы и лошади, способны с помощью специализированной флоры в их желудке переваривать богатый растительный материал. в целлюлозе и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных определенные виды бактерий и простейших обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных животных) и секретируют фермент целлюлазу. В аппендиксе пасущихся животных также содержатся бактерии, переваривающие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных.Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии. Термиты также способны расщеплять целлюлозу из-за присутствия в их телах других организмов, выделяющих целлюлазы.

Рис. 8. У насекомых есть твердый внешний скелет, сделанный из хитина, типа полисахарида.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. У членистоногих (насекомых, ракообразных и др.) Есть внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как видно у пчелы на Рисунке 8).

Этот экзоскелет сделан из биологической макромолекулы хитина, который представляет собой полисахаридсодержащий азот. Он состоит из повторяющихся единиц N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукарии.

Вкратце: структура и функции углеводов

Углеводы — это группа макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку растительным клеткам, грибам и всем членистоногим, включая омаров, крабов, креветок, насекомых и пауков.Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с удалением молекулы воды для каждой образованной связи. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются обычными моносахаридами, тогда как общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются формами хранения глюкозы в растениях и животных соответственно.Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, составляющий крахмал, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, таких как крахмал или гликоген, делает ее немного менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое могло бы вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

Внесите свой вклад!

У вас была идея улучшить этот контент? Нам очень понравится ваш вклад.

Улучшить страницуПодробнее

углеводов — обзор | ScienceDirect Topics

Реферат

Углеводы — это полигидроксиальдегиды (альдозы) или полигидроксикетоны (кетозы), состоящие из C, H и O. Они подразделяются на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Моносахариды могут быть триозами, тетрозами, пентозами и т.д. в зависимости от количества атомов углерода в молекуле. Они представляют оптическую изомерию из-за наличия асимметричного или хирального C.У животных большинство углеводов человека представляют собой d-изомеры. Глюкоза — это альдогексоза и самый важный моносахарид в организме человека, используемый клетками в качестве топлива. Другие альдогексозы — это галактоза и манноза, которые входят в состав сложных молекул. Фруктоза — это кетогексоза, а рибоза — наиболее важная альдопентоза и компонент РНК. Эти молекулы обычно образуют циклическую структуру, которая может быть пираном или фураном, и они представляют собой изомеры α и β. Существуют производные моносахаридов, которые включают следующее: (1) гликозиды, в которых альдегид или кетонная группа реагирует с другой молекулой; (2) полиспирты, которые получают восстановлением альдегидной или кетонной группы; (3) дезоксисахары, которые образуются в результате потери кислорода из спиртовой группы моносахарида; (4) альдоновая, альдаровая и уроновая кислоты , которые являются результатом окисления C1 или C6 альдоз; (5) сложные эфиры фосфорной кислоты, которые образуются путем фосфорилирования и обычно встречаются как продукты метаболизма моносахаридов; (6) аминосахара, которые обычно имеют аминогруппу, присоединенную к C2 (глюкозамин и галактозамин).Другими азотистыми производными являются нейраминовая и мурамовая кислоты. Дисахариды включают мальтозу, состоящую из двух d-глюкоз, связанных α-гликозидной связью от C1 одного до OH на C4 другой глюкозы (α-1 → 4 гликозидная связь). Лактоза — это молочный сахар, образованный d-галактозой и d-глюкозой, связанными через β-гликозидную связь от C1 галактозы до C4 d-глюкозы (β-1 → 4 гликозидная связь). Сахароза, обычный подсластитель, образована d-фруктозой и α-d-глюкозой, связанными двойной гликозидной связью между C1 α-глюкозы и C2 β-фруктозы ⋅ Полисахариды или гликаны представляют собой полимерные макромолекулы, классифицируемые на: — и гетерополисахариды. Гомополисахариды включают крахмал, являющийся запасом питательных веществ растений, состоящий из амилозы и амилопектина. Амилоза имеет 1000–5000 d-глюкозных единиц, линейно связанных α-1 → 4 гликозидными связями. Амилопектин — это полимер, содержащий более 600 000 единиц глюкозы. Он содержит основную структуру амилозных плюс разветвлений, образованных примерно 25 остатками глюкозы, вставленными в основную цепь посредством α-1 → 6 связей. Гликоген — это полимер, который служит полимером запаса энергии у животных. Он структурно похож на амилопектин, но с большим количеством ответвлений.Декстрины являются конечными продуктами частичного гидролиза амилопектина амилазой. Декстраны представляют собой разветвленные полимеры d-глюкозы, такие как амилопептин и гликоген, с различными гликозидными связями. Инулин — это полимер молекул фруктозы, связанных через α-2 → 1. Целлюлоза играет важную структурную роль в растениях; это линейный полимер глюкозы со связями β-1 → 4. Хитин составляет экзоскелет насекомых и ракообразных и представляет собой полимер из N -ацетил-d-глюкозаминовых единиц, связанных связями β-1 → 4. Гетерополисахариды включают гликозаминогликаны (гиалуроновую кислоту, хондроитинсульфат, дерматан, гепаран и кератансульфаты, а также гепарин).Гетерополисахариды, связанные с другими типами молекул, составляют протеогликаны, пептидогликаны, гликолипиды (ганглиозиды) и гликопротеины. Протеогликаны возникают в результате ассоциации гликановых цепей (хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератан), связанных гликозидными связями с гидроксилом сериновых или треониновых остатков (O-гликозидная связь) или с N остатков аспарагина (N-гликозидная связь) белков. Пептидогликаны — основной компонент клеточных стенок бактерий. Они состоят из N, -ацетил-d-глюкозамина и N, -ацетилмурамовой кислоты.Гликопротеины — это углеводы, конъюгированные с белками посредством O- или N -гликозидных связей. Ганглиозиды и гликопротеины отличаются от протеогликанов тем, что имеют более короткие углеводные цепи. Они играют важную роль в распознавании антигенов / антител на поверхности клеток.

Краткие заметки по биохимии углеводов | Easy Biology Class

Углеводы — самые распространенные биомакромолекулы на Земле.Они широко известны как сахара , потому что большинство из них имеют сладкий вкус. По химическому составу все углеводы представляют собой полигидрокси (содержат много гидроксильных групп -ОН) альдегидов или кетонов . Все углеводы представляют собой гидраты углерода и содержат C, H и O. Соотношение водорода и кислорода в большинстве углеводов будет 2: 1 , как в воде. Некоторые углеводы также содержат азот, фосфор и серу.

Большинство углеводов, а не все, имеют эмпирическую формулу (CH ₂ O) _n .В биохимии углеводы обозначаются сахаридами. Термин «сахарид» происходит от греческого слова «сакхарон» , означающего сахар. Зеленые растения фиксируют энергию солнечного света путем фотосинтеза. При фотосинтезе энергия света преобразуется в химическую энергию, и она сохраняется в некоторых углеводах, таких как глюкоза, фруктоза, сахароза, крахмал и т. Д. Окислительное расщепление этих углеводов путем дыхания высвобождает запасенную в них энергию, и эта энергия используется для различная метаболическая активность клеток.

Углеводы классифицируются на три основные категории в зависимости от количества мономерных звеньев и степени их полимеризации. Это:

(1). Моносахариды

(2). Олигосахариды

(3). Полисахариды

Моносахариды, также называемые простыми сахарами , являются основной единицей углеводов.Они являются основной единицей углеводов и не могут подвергаться дальнейшему гидролизу с образованием более мелких углеводных единиц. Все моносахариды состоят из одного полигидроксиальдегидного или кетонового звена. Большинство моносахаридов имеют эмпирическую формулу C (H ₂ O) _n . Моносахариды существуют в виде бесцветных, кристаллических и водорастворимых твердых веществ. Большинство моносахаридов имеют сладкий вкус. Все моносахариды являются редуцирующими сахарами.

По количеству атомов углерода моносахариды могут быть триозой (с 3С), тетрозой (4С), пентозой (5С) или гексозой (6С).Моносахариды с четырьмя или более атомами углерода, как правило, имеют циклические структуры в природе. Научная номенклатура моносахаридов очень сложна. Однако общие названия большинства моносахаридов заканчиваются суффиксом «осе». Самый распространенный моносахарид в природе — это шестиуглеродный сахар, называемый глюкозой.

Примеры моносахаридов

3 Углерод — дигидроксиацетон

4 Углерод — эритроза

5 Углерод — рибоза

6 Углерод — глюкоза, фруктоза

(2).Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахарные полимеры, состоящие из коротких цепей моносахаридных единиц (остатков). Моносахаридные звенья в полисахаридной цепи связаны характерной связью, называемой гликозидной связью. Число мономерных звеньев в олигосахаридах обычно колеблется от 2 до 20. Все олигосахариды при гидролизе дают отдельные моносахаридные единицы из-за разрыва гликозных связей.

Самыми распространенными олигосахаридами в природе являются дисахариды .Дисахарид состоит из двух моносахаридных единиц. Самым распространенным природным дисахаридом является сахароза (столовый сахар). Сахароза состоит из остатка глюкозы и остатка фруктозы, соединенных гликозидной связью -1-2. Олигосахариды с тремя или более моносахаридными звеньями не встречаются в природе свободно. Обычно они связаны с молекулами, не содержащими сахара, такими как белки и липиды, такие как гликоконъюгатов (гликопротеины, протеогликаны и гликолипиды).

Примеры олигосахаридов:

(а).Сахароза: дисахарид глюкозы и фруктозы

(б). Лактоза: дисахарид галактозы и глюкозы

(c). Мальтоза: дисахарид двух остатков глюкозы

(d). Трегалоза: дисахарид двух альфа-связанных остатков глюкозы

(е). Рафиноза: трисахарид галактозы, глюкозы и фруктозы

(3). Полисахариды

Это сложные сахарные полимеры с более чем 20 моносахаридными звеньями. Большинство природных полисахаридов содержат более 1000 моносахаридных единиц.Подобно олигосахаридам, мономерные звенья полисахаридов также связаны гликозидными связями. Полисахариды при гидролизе высвобождают отдельные строительные моносахаридные единицы. Некоторые цепи полисахаридов являются неразветвленными, а другие — сильно разветвленными. Полисахариды далее классифицируются на две категории в зависимости от состава моносахаридных остатков в цепи. Это:

(1). Гомополисахариды: Они состоят только из моносахаридной единицы одного типа.

(2). Гетерополисахариды: Они состоят из более чем одного типа моносахаридных единиц.

Примеры полисахаридов

Гомополисахариды : крахмал, гликоген и целлюлоза (во всех трех моносахаридных единицах является глюкоза)

Гетерополисахарид : пептидогликан, углеводы, хондроитин, гепарин

Ø Источник энергии: Углеводы являются основным источником энергии.Они являются пищевым резервом (молекулами-накопителями энергии) у микробов, животных и растений.

Ø Источник C, H и O: Углеводы также действуют как источник C, H и O в клетках для синтеза других макромолекул.

Ø Подсластитель: Некоторые сахара сладкие на вкус. Они придают сладость и аромат разнообразным продуктам питания.

Ø Гликолипиды: Углеводы, содержащие липиды (называемые гликолипидами), являются одной из важных категорий липидов плазматической мембраны.

Ø Пищевые волокна: Углеводы также являются источником пищевых волокон.

Ø Сахар рибозы: Моносахарид (рибоза) является важным компонентом генетического материала (ДНК и РНК).

Ø Клеточная стенка и экзоскелет: Некоторые углеводы из структурного каркаса клеток. Например, целлюлоза из клеточной стенки растений, пептидогликан образует клеточную стенку бактериальных клеток, а хитин образует клеточную стенку грибов и экзоскелет членистоногих.

Ø Распознавание: Некоторые углеводы на поверхности клеточной мембраны играют роль распознавания.

Ø Транспорт белков: Гликозилирование (присоединение сахарных фрагментов к другим макромолекулам, таким как белки) белков используется в переносе белков клеткой. Пример: белок, меченный маннозо-6-фосфатом, предназначен для лизосомы.

Ø Антикоагулянт: Гепарин, антикоагулянт крови, представляет собой углевод, препятствующий свертыванию крови.

Ø Группа крови: Группы крови ABO определяются углеводами, поэтому углеводы также действуют как антигены.

Ø Промышленное использование: Некоторые углеводы являются сырьем для многих отраслей промышленности. Пример: целлюлоза в бумажной промышленности, крахмал, глюкоза, фруктоза и т. Д. В ферментационной и пивоваренной промышленности.

<< Назад к конспектам лекции по биохимии

Учеба в автономном режиме (без Интернета)

Теперь вы можете Скачать PDF этого сообщения Абсолютно бесплатно!

Нажмите ссылку для скачивания / Кнопка ниже, чтобы сохранить сообщение как единый файл PDF.PDF-файл откроется в новом окне в самом браузере. Щелкните правой кнопкой мыши PDF-файл и выберите опцию « Сохранить как », чтобы сохранить файл на свой компьютер.

Пожалуйста, Поделитесь PDF-файлом со своими друзьями, родственниками, студентами и коллегами…

Вам также может понравиться…

@. Моносахариды: свойства, структура и классификация

@. Олигосахариды

@. Полисахариды

@.Разница между восстанавливающими и невосстанавливающими сахарами

@. Гликоконъюгаты: (гликопротеин, протеиогликан и гликолипиды)

@. Гликозиляция

@. Мембранные липиды: свойства, структура и классификация

@. MCQ по углеводам: Часть 1 | Часть 2 | Часть 3 |

Дополнительные конспекты лекций по биохимии…

Обмен — это забота … Пожалуйста, поделитесь с друзьями …

Определение моносахарида в биологии.

Примеры моносахаридов в следующих разделах:

• Углеводных молекул

  • Моносахариды (моно- = «один»; sacchar- = «сладкий») представляют собой простые сахара.
  • В моносахаридах количество атомов углерода обычно колеблется от трех до семи.
  • Глюкоза (C6h22O6) является обычным моносахаридом и важным источником энергии.
  • Галактоза (молочный сахар) и фруктоза (содержится во фруктах) — другие распространенные моносахариды .
  • Во время этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида , высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь.

• Метаболизм углеводов

  • Метаболизм любого моносахарида (простой сахар) может производить энергию для использования клеткой.
  • Когда эта потребность в энергии увеличивается, углеводы расщепляются на составляющие моносахариды , которые затем распределяются по всем живым клеткам организма.
  • Глюкоза (C6h22O6) является типичным примером моносахаридов , используемых для производства энергии.
  • Поскольку химическая энергия высвобождается из связей в моносахариде , он используется для синтеза высокоэнергетических молекул аденозинтрифосфата (АТФ).

• Синтез дегидратации

  • В реакции синтеза дегидратации между двумя неионизированными мономерами, такими как сахара моносахарида и , водород одного мономера соединяется с гидроксильной группой другого мономера, высвобождая при этом молекулу воды.
  • Сложные углеводы образуются из моносахаридов , нуклеиновые кислоты образуются из мононуклеотидов, а белки образуются из аминокислот.
  • В реакции синтеза дегидратации между двумя молекулами глюкозы гидроксильная группа из первой глюкозы объединяется с водородом из второй глюкозы, создавая ковалентную связь, которая связывает два мономерных сахара ( моносахаридов, ) вместе с образованием дисахарида мальтозы. .

• Типы биологических макромолекул

  • Обычный столовый сахар — это дисахарид сахарозы (полимер), который состоит из моносахаридов, фруктозы и глюкозы (которые являются мономерами).
  • Углеводы , моносахариды (фруктоза и глюкоза) соединяются с образованием дисахарида сахарозы.

• Важность углеводов

  • Одним из основных классов биологических макромолекул являются углеводы, которые подразделяются на три подтипа: моносахариды, , дисахариды и полисахариды.
  • Углеводы — это биологические макромолекулы, которые подразделяются на три подтипа: моносахариды, , дисахариды и полисахариды.

• Гидролиз

  • Это то, что происходит, когда моносахаридов высвобождаются из сложных углеводов путем гидролиза.

• Подключение других сахаров к метаболизму глюкозы

  • Фруктоза является одним из трех пищевых моносахаридов (наряду с глюкозой и галактозой), которые всасываются непосредственно в кровоток во время пищеварения.

• Пищеварение и абсорбция

  • Затем эти дисахариды расщепляются на моносахаридов ферментами, называемыми мальтазами, сукразами и лактазами.
  • Произведенные моносахариды абсорбируются, поэтому их можно использовать в метаболических путях для использования энергии.

• Жидкая мозаика Модель

  • Эти углеводные цепи могут состоять из 2–60 моносахаридных единиц и могут быть прямыми или разветвленными.

биохимия — Настоящее определение углеводов

Определение углеводов как соединений, содержащих $ C $, $ H $ и $ O $, обычно с эмпирической формулой $ {C_m (H_2O) _n} $, устарело.

Более строгое и точное определение будет: Полигидроксиальдегиды и кетоны, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Более того, номенклатура, включающая моно-, ди-, олиго- и поли- «сахарид», предпочтительнее устаревшего и слишком общего термина «углевод», поскольку этимологическое происхождение слова «углевод» является от греческих слов Carbo- для углерода и Hydor- для воды, что указывает на то, что углеводы являются «гидратами» углерода и имеют эмпирическую формулу $ {C_m (H_2O) _n} $, что не всегда верно.Вместо этого «сахарид» происходит от греческого слова «сахар» и, следовательно, является гораздо более точным, поскольку не ограничивает определение какой-либо эмпирической формулой.

Помимо полигидроксиальдегида или кетона, характерного для углеводов, они имеют заметные структурные и функциональные отличия от других биомолекул. Это включает в себя отсутствие $ S $ (как в белках), $ P $ и $ N $ (как в белках и нуклеиновых кислотах), присутствие гликозидной связи (по сравнению с пептидной связью в белках, фосфодиэфирной связи в нуклеиновой кислоте и сложноэфирные связи в жирах или глицеридах) и гораздо большую структурную однородность по сравнению с другими биомолекулами.Однако эти характеристики не являются абсолютными, о чем свидетельствует тот факт, что некоторые производные моносахаридов действительно содержат $ S $ или $ N $ атомов. Фактически, вся группа аминосахаров (гексозамины и т. Д.) Обычно классифицируется как углеводы, поскольку они в основном представляют собой производные моносахаридов, полученные путем ферментативного аминирования.