Углеводы. 
Биология

Углеводы — углеводородные соединения, в молекуле которых имеется альдегидная или кетонная группа в сочетании с двумя и более гидроксильными группами.

Классификация углеводов представлена на рис. 3.37.

Рис. 337. Классификация углеводов.

Приведем примеры углеводов.

Триозы — глицеральдегид и диоксиацетон (их фосфорилированные формы являются важными промежуточными продуктами бескислородного этапа биоэнергетики — гликолиза).

11ентозы — рибоза, дезоксирибоза.

Гексозы — глюкоза, фруктоза.

Дисахариды — мальтоза (состоит из двух остатков глюкозы), сахароза (состоит из остатков глюкозы и фруктозы), лактоза (состоит из остатков глюкозы и галактозы).

Гомополисахариды — гликоген, крахмал, хитин.

Гетеронолисахарид — гепарин (компонент противосвертывающей системы крови).

В живых организмах моносахариды встречаются в основном в циклической форме, так как она является более устойчивой по сравнению с линейной.

В олигосахаридах и полисахаридах моносахаридные остатки соединены между собой гликозидной связью (рис. 3.38).

Олигосахариды содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков.

Рис. 3.38. Гликозидная связь

(на примере дисахарида мальтозы) Рис. 339. Гликоген

Гомополисахариды состоят из одинаковых моносахаридных остатков, гетерополисахариды — из различных; молекулы олигосахаридов и полисахаридов могут ветвиться (рис. 3.39).

Отличительной чертой углеводов (по сравнению с белками и нуклеиновыми кислотами, которые представлены линейными полимерами с одним типом связи между мономерами) является способность образовывать чрезвычайно разнообразное по своей структуре множество полимерных форм, в том числе разветвленных. Дело в том, что входящие в их состав моносахариды могут иметь пиранозную или фуранозную формы и соединяться посредством альфаили бета-гликозидных связей, причем между гидроксильными группами при разных углеродных атомах мономерных звеньев. Это разнообразие многократно возрастает при образовании комбинированных соединений, молекулы которых содержат углеводный компонент (гликоконъюгаты). Из них наибольшее биологическое значение имеют гликопротеиды, протеогликаны и гликолипиды. Существенно, что различные клетки в составе тканей и органов характеризуются специфическим набором гликоконъюгатов, что в значительной степени определяет их функциональные свойства.

Функции углеводов:

• 1) энергетическая: при окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии; для этой цели, как правило, используется глюкоза, которая растворима в воде и молекулы которой характеризуются малыми размерами;
• 2) структурная: реализуется на разных уровнях структурной организации организма:
  • • на молекулярном: входят в состав нуклеиновых кислот, гликопротеидов, гликолинидов и др.;
  • • на клеточном: включены в структуру плазмалеммы — гликокаликс, который располагается с ее наружной стороны, и различных надмембранных образований (клеточной стенки, хитиновой оболочки);
  • • на тканевом: входят в состав межклеточного вещества соединительных тканей (структурные гликопротеиды, протеогликаны и др.);
• 3) резервная: откладываются клеткой для последующего использования в качестве источника энергии или пластического материала (гликоген, крахмал);
• 4) осморегулирующая: играют важную роль в обеспечении баланса в распределении воды и электролитов между клетками и внеклеточной жидкостью (в частности, гиалуроновая кислота при образовании гелей способна связать 10 000-кратный объем внеклеточной воды);
• 5) защитная: входят в состав слизей и обеспечивают защиту эпителия слизистых оболочек полых органов от повреждающего действия различных агрессивных факторов (механических, токсических и др.).