Что такое углеводы определение: Углеводы – классификация и свойства в таблице, общая формула (химия, 10 класс)

УГЛЕВОДЫ — это… Что такое УГЛЕВОДЫ?

УГЛЕВОДЫ

сахара, алифатич. полиоксикарбонильные соединения и их многочисл. (в т. ч. полимерные) производные, компоненты всех без исключения живых организмов. У. делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Большинство природных У.— производные циклич. форм моносахаридов. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и используются далее для биосинтеза гликозидов, полисахаридов, аминокислот, жирных к-т, полифенолов и др. В этих превращениях участвуют, как правило, фосфорилированные производные сахаров, важнейшие из к-рых — нуклеозид-дифосфатсахара. У. запасаются как энергетич. резерв в виде крахмала или гликогена; освобождение энергии происходит либо в результате гидролиза (фосфоролиза) резервных полисахаридов с последующим расщеплением освобождающихся моносахаридов, либо в анаэробных условиях (брожение, гликолиз), либо окислит, путём. В виде гликозидов в растениях и у животных осуществляется транспорт разл. метаболитов. Нек-рые углеводные полимеры служат опорным материалом жёстких клеточных стенок (целлюлоза, хитин, пептидогликаны) или выполняют функции цементирующего материала в межклеточном пространстве (пектины, мукополисахариды). Гидрофильные полисахариды способствуют поддержанию водного баланса клеток. Особенно важную роль играют углеводные цепи сложных У. (липополисахаридов, гликолипидов, гликопротеидов) в образовании специфич. клеточных поверхностей и мембран и, следовательно, в таких высокоспецифичных явлениях клеточного взаимодействия, как оплодотворение, «узнавание» клеток при тканевой дифференцировке и отторжении чужеродной ткани и т. д. У. применяют в пищевой (сахароза, крахмал, пектины), целлюлозно-бумажной, текстильной, химич. пром-сти (целлюлоза и её производные), медицине (глюкоза, аскорбиновая к-та, нек-рые антибиотики, сердечные гликозиды, гепарин).

.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. — 2-е изд., исправл. — М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)

углево́ды
(сахара), класс органических соединений, присутствующих во всех живых клетках. По химической природе углеводы – полиоксикарбонильные соединения: их углеродный скелет несёт какую-либо карбонильную группу (альдегидную, кетонную, карбоксильную) и несколько гидроксильных групп. Общую формулу многих углеводов можно представить в виде C_m (H₂O)_n, т.е. углерод + вода (отсюда название – углеводы). Кроме того, существует множество углеводов, включающих различные группы (напр., аминогруппу NH₂). У простых углеводов – моносахаридов – углеродная цепь может содержать 3 углеродных атома (триозы), 4 (тетрозы), 5 (пентозы), 6 (гексозы) и т.д. Пентозы рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот. Гексозы глюкоза, фруктоза и галактоза играют важную роль в обеспечении всех организмов энергией. В растениях моносахариды образуются в процессе фотосинтеза и служат также исходными веществами для биосинтеза более сложных углеводов, аминокислот и других соединений.

При объединении нескольких молекул моносахаридов образуются олигосахариды (дисахариды, трисахариды и т.д.), из которых широко распространены дисахариды сахароза и лактоза.

Из циклических форм моносахаридов построены длинные цепи полисахаридов. Наряду с белками и нуклеиновыми кислотами эти углеводы являются важнейшими биополимерами.

Разнообразные функции в организмах выполняют продукты конденсации циклических форм моно– и олигосахаридов с различными соединениями – гликозиды, а также комплексы углеводов с белками (гликопротеиды), липидами (гликолипиды) и другие сложные углеводы. Для животных и человека углеводы, подобно белкам и жирам, служат незаменимыми компонентами пищи, обеспечивая прежде всего потребность организма в энергии.

.(Источник: «Биология. Современная иллюстрированная энциклопедия.» Гл. ред. А. П. Горкин; М.: Росмэн, 2006.)

.

Определение углеводы общее значение и понятие. Что это такое углеводы

Понятие углеводов формируется из двух терминов: углерод и гидрат . Следовательно, углевод — это углевод .

Гидраты — это те вещества, которые содержат воду ( h3O ). Углерод, с другой стороны, является химическим элементом. Короче говоря, углеводы — это органические вещества, состоящие из кислорода, водорода и углерода .

Также называемые углеводами, углеводы — это биомолекулы (молекулы, которые составляют живое существо), которые в основном состоят из атомов углерода и водорода. Кислород — это элемент, присутствующий в меньшем количестве.

Функция углеводов, которые имеют ковалентные связи, которые трудно разорвать, заключается в обеспечении энергии . Указанная энергия может быть использована немедленно или сохранена для последующего использования. Определенные углеводы также действуют как структурные элементы, образуя часть клеточных стенок.

Можно различать различные виды углеводов. Самыми простыми называются моносахариды, такие как глюкоза и рибоза . Эти углеводы имеют одну молекулу . Дисахариды ( лактоза, сахароза ) состоят из двух моносахаридов.

Есть также олигосахариды, которые содержат от трех до девяти молекул моносахаридов, и полисахариды, содержащие более десяти моносахаридов.

Углеводы необходимы для всех людей, потому что энергия, которую они обеспечивают, обеспечивает развитие мышечной и нейрональной активности и поддерживает стабильное кровяное давление и температуру тела . В случае спортсменов, есть необходимость в еде, богатой углеводами (например, лапша или другая паста), чтобы иметь возможность прилагать большие физические усилия.

Давайте рассмотрим ниже эти и другие преимущества углеводов более подробно:

* Это улучшает настроение : мы не можем отрицать, что для того, чтобы чувствовать себя хорошо, доброй воли и позитивных идей недостаточно, но нам нужна энергия с того момента, как мы встаем, пока не ложимся спать. Для этого у нас есть продукты, такие как углеводы и другие, которые дополняют их высоким уровнем белков ;

* улучшает пищеварение : для хорошего пищеварения необходимо употреблять много клетчатки, а углеводы очень богаты этим компонентом, который также необходим для борьбы с усталостью и запорами;

* стабилизирует уровень сахара : простые углеводы быстро перевариваются и производят гораздо больше глюкозы в крови, чем сложные углеводы . Чтобы проводить адекватный контроль над избытком сахара в крови, рекомендуется включать в рацион сложные углеводы;

* увеличение сопротивления : это свойство особенно заметно людям, занимающимся спортом на профессиональном уровне. Чтобы чувствовать, что мышцы выполняют свою работу с достаточным количеством энергии, необходимо потреблять калории, которые дают нам углеводы, со скоростью не менее 50 граммов в час;

* ускорить восстановление мышц : быстрый и простой совет — пить протеин и сложный углеводный коктейль после каждой тренировки. Не забывайте, что во время занятий физическими упражнениями расходуются запасы питательных веществ, жидкости и энергии, поэтому необходимо восстанавливать их для достижения ожидаемых целей;

* Улучшает кровоснабжение : для укрепления сердечной системы идеально питаться овощами, такими как шпинат, бананы, киноа и семена подсолнечника. Зерновые, с другой стороны, дают волокна, которые снижают риск гипертонии на 19%. В дополнение к потреблению таких продуктов, желательно, чтобы быть расслабленным во время еды, избегать избытка соли и пить чай;

* повышает устойчивость к инфекциям : учитывая, что идеальная ситуация недостижима, желательно укреплять наш организм, чтобы беспокоиться об устранении всех угроз из окружающей среды. Мы всегда должны сталкиваться с атаками вирусов и бактерий, поэтому вклад углеводов необходим для правильного оружия.

Углеводы: химические свойства, способы получения и строение

 

Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение, состав большинства которых отражает формула Cx(H2O)y, где x, y ≥ 3.

 

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С₅Н₁₀O₄ (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

 

По числу структурных звеньев

• Моносахариды — содержат одно структурное звено.
• Олигосахариды — содержат от 2 до 10 структурных звеньев (дисахариды, трисахариды и др.). 
• Полисахариды — содержат n структурных звеньев.

Некоторые важнейшие углеводы:

 

Моносахариды	Дисахариды	Полисахариды
Глюкоза С6Н12О6 Фруктоза С6Н12О6 Рибоза С5Н10О5 Дезоксирибоза С5Н10О4	Сахароза С12Н22О11 Лактоза С12Н22О11 Мальтоза С12Н22О11 Целлобиоза С12Н22О11	Целлюлоза (С6Н10О5)n Крахмал(С6Н10О5)n

 

По числу атомов углерода в молекуле

 

• Пентозы — содержат 5 атомов углерода.
• Гексозы — содержат 6 атомов углерода. 
• И т.д.

 

По размеру кольца в циклической форме молекулы

 

• Пиранозы — образуют шестичленное кольцо.
• Фуранозы — содержат пятичленное кольцо. 

 

 

 

1. Горение 

Все углеводы горят до углекислого газа и воды.

 

Например, при горении глюкозы образуются вода и углекислый газ

 

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

 

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота отнимает воду от углеводов, при этом образуется углерод С («обугливание») и вода.

 

Например, при действии концентрированной серной кислоты на глюкозу образуются углерод и вода

 

C₆H₁₂O₆ → 6C + 6H₂O

 

 

Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (группа альдегида или кетона) и несколько гидроксильных.

 

Моносахариды являются структурными звеньями олигосахаридов и полисахаридов.

Важнейшие моносахариды

Название и формула	Глюкоза C6H12O6	Фруктоза C6H12O6	Рибоза C5H10O5
Структурная формула
Классификация	гексоза альдоза в циклической форме – пираноза	гексоза кетоза в циклической форме — фураноза	пентоза альдоза в циклической форме – фураноза

 

 

Глюкоза – это альдегидоспирт (альдоза).

Она содержит шесть атомов углерода, одну альдегидную и пять гидроксогрупп.

Глюкоза существует в растворах не только в виде линейной, но и циклических формах (альфа и бета), которые являются пиранозными (содержат шесть звеньев):

α-глюкоза	β-глюкоза

 

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

 

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя  циклическими формами —   α и β   и  линейной  формой:

 

Качественная реакция на многоатомные спирты: реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II)

 

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с глюкозой (и другими моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

 

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

• Реакция «серебряного зеркала»

• Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

• Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

 

• Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.

Концентрированная азотная кислота окисляет не только альдегидную группу, но и гидроксогруппу на другом конце углеродной цепи.

• Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

• Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

          Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении глюкозы образуется молочная кислота:

          Маслянокислое брожение. При маслянокислом брожении глюкозы образуется масляная кислота (внезапно):

 

• Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

 

Простые эфиры глюкозы получили название гликозидов.

 

В более жестких условиях  (например, с CH₃-I)  возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

 

Например, β-D-глюкоза реагирует с уксусным ангидридом в соотношении 1:5 с образованием пентаацетата глюкозы  (β-пентаацетил-D-глюкозы):

 

 

Получение глюкозы

Гидролиз крахмала

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

 

Синтез из формальдегида

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

6CH₂=O_n  →  C₆H₁₂O₆

 

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

 6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

 

 

Фруктоза — структурный изомер глюкозы. Это кетоноспирт (кетоза): она тоже может существовать в циклических формах (фуранозы).

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза	α-D-фруктоза	β-D-фруктоза

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

 

 

Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

 

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

 

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

 

Поэтому сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра   с гидроксидом меди при нагревании. Такие дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

 

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆

                                                                                                       глюкоза   фруктоза

 

Мальтоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Это дисахарид, состоящий из двух остатков  α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

 

Мальтоза является восстанавливающим дисахаридом (одно из циклических звеньев может раскрываться в альдегидную группу) и  вступает в реакции, характерные для альдегидов.

 

При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆

 

 

Полисахариды — это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

 

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы. 

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C₆H₁₀O₅)_n, но совершенно различные свойства.

Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы:

 

 

Крахмал

Крахмалом называется полисахарид, построенный из остатков циклической α-глюкозы.

 

В его состав входят:

• амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
• амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

  Амилопектин имеет разветвленное  строение и гораздо большую молекулярную массу, чем амилоза.

 

Свойства крахмала

• Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется:

 

 

Запись полного гидролиза крахмала без промежуточных этапов:

 

 

• Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

 

• Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

 

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

 

 

Свойства целлюлозы

• Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в  звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

 

 

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

 

 

• Гидролиз целлюлозы.

    Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды).

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида C_x(H₂O)_y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С₅Н₁₀О₄. В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле C_x(H₂O)_y, однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН₂О) и уксусная кислота (С₂Н₄О₂).

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)₂ образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства.

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C₁₂H₂₂O₁₁.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т. е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)₂ растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Есть и другое определение полисахаридов:

Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.

В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C₆H₁₀O₅)_n.

Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Углеводы определение — Справочник химика 21

    Измерение спектров дисперсии оптического вращения (ДОВ) и кругового дихроизма (КД) получило широкое распространение как метод конформационного анализа оптически активных соединений. Особенно методы ДОВ и КД используются в органической химии, биохимии, энзимологии и молекулярной биологии. Данными методами исследуются белки, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, стероиды, углеводы и полисахариды, вирусы, митохондрии, рибосомы, фармакологические средства, синтетические полимеры, координационные соединения, неорганические и редкоземельные комплексы, кристаллы, суопензии и пленки и т. п. и решаются следующие задачи 1) определение по эмпирическим пра вилам конформации и ее изменений под действием различных физико-химических воздействий 2) изучение механизма и кинетики химических реакций (особенно ферментативных) 3) получение стереохимических характеристик 4) измерение концентраций оптически активных веществ 5) определение спиральности макромолекул 6) получение электронных характеристик молекул 7) исследование влияния низких температур на конформацию соединений 8) влияние фазовых переходов типа твердое тело — жидкость — газ на изменение структуры. [c.32]









    Для углеводов существуют некоторые специфические пространственные эффекты, которые должны быть приняты во внимание при определении энергетически наиболее выгодной конформации. Первый среди них — аномерный эффект. Как показал опыт, аномер с аксиальным замести- [c.143]

    К. Бауэр. Анализ органических соединений. Издатинлит, 1953, (488 стр. ), В книге содержится описание методов открытия, идентификации и количественного определения важнейших классов и отдельных представителей органических соединений углеводородов, галогенопроизводных, спиртов, фенолов, эфиров, нитропроизводных, аминов, альдегидов, кетонов, кислот, углеводов, жиров, алкалоидов и др. По каждому классу дан обзор общих групповых реакций и описаны специфические методы открытия и количественного определения главных представителей класса. Каждая глава снабжена списком литературы. [c.492]

    Медь, отложенная на окиси церия и двуокиси кремния, применялась [45] в реакциях расщепления, изомеризации, образования кислот, гидрогенизации и гидратации. Определенный интерес представляет сопоставление активности этого катализатора при гидрировании и гидрогенолизе различных углеводов (сахарозы, глюкозы, фруктозы и др.). Глюкоза и фруктоза начинают гидрироваться при 150°С, сахароза — при 180°С, сорбит и глицерин — выше 200 °С. В отсутствие гомогенных добавок катализатор преимущественно ведет процесс гидрирования, в присутствии таких добавок — гидрогенолиз, причем степень расщепления зависит как от природы углевода, так и от количества добавки (гидроокиси кальция).  [c.46]

    УГЛЕВОДЫ Определение свободного сахара в крови [c.202]

    Фотосинтез осуществляют все зеленые растения, сине-зеленые водоросли и некоторые группы бактерий. Существует вполне определенное соответствие между спектром поглощения отдельными элементами растений и спектром излучения Солнца. Реакция фотосинтеза имеет большую эффективность от 30 до 60% поглощенной энергии используется для образования углеводов и кислорода. [c.189]

    К (для ГЛЮКОЗЫ, фруктозы и сахарозы при трех температурах). Там же приведены величины гидратных чисел углеводов, определенные из данных о скорости ультразвука [82] по формуле  [c.97]

    Вторая группа. Определение углеводов молока и процента воды [c.266]

    Затем при развертке 250 Гц или менее записывают область протонов, находящихся в кольце или в цепи, чтобы более точно измерить константы снин-спинового взаимодействия или расщепление сигналов. В конформационном анализе углеводов определенный интерес представляет измерение малых расщеплений (возможно, констант дальнего спин-спинового взаимодействия). Для этого необходимо поддерживать хорошую однородность поля, что достигается использованием чистых образцов и тщательной подстройкой градиентов поля. [c.390]

    Часто люди пугают термины углевод и углеводород . Дайте определение и приведите примеры соединений каждого класса. В чем их сходство Различия  [c.251]

    Часть 3. Определение полочного белка, углеводов и содержания воды [c.265]

    Типичные коллоидные системы чувствительны к действию электролитов. Однако при введении в них определенных высокомолекулярных веществ и образовании на поверхности частичек соответствующего адсорбционного слоя устойчивость гидрозолей может быть значительно повышена. Такое явление получило название коллоидной защиты. Веществами, способными обусловливать коллоидную защиту, являются белки, углеводы, пектины, а для систем с неводной дисперсной средой — каучук. Часто эти вещества называют защитными коллоидами, хотя такое название по существу неправильно и объясняется лишь исторической традицией. [c.95]

    Учащиеся, работающие за одним лабораторным столом, разделяются на две группы. Первая группа займется определением процента белка в молоке, вторая изучит (одержание углеводов и воды. [c.265]

    В СССР важные исследования по жидкофазному автоокислению углеводо родов в гидроперекиси проведены К. И. Ивановым [4—9], П. Г. Сергеевым [10—15], Т. И. Юрженко [16—21], Б. В. Ерофеевым [22, 23] с сотрудниками, и другими учеными [24—26]. Эти исследования позволили создать методы получения высоких концентраций гидроперекисей, качественного и количественного определения их в растворах, выделения в чистом виде и превращения в продукты, представляющие практический интерес. [c.244]

    Перрен и Герцог на основании определения коэффициента диффузии в водных растворах вычисли.ли молекулярные веса некоторых углеводов, допустив, что молекулы их имеют сферическую форму и они настолько малы, что воду можно рассматривать как непрерывную среду и что увеличения радиуса молекул, а следовательно, и коэффициента В вследствие сольватации растворенного вещества не происходит. Полученные ими результаты приведены в табл. III, 1. [c.62]

    Состав многих углеводов выражается формулой (С) (Н20) , в которой формально углерод в определенном соотношении связан с водой. Поэтому этот класс соединений и получил название углеводов. Хотя в настоящее время известны углеводы, не отвечающие приведенной выше формуле, это название прочно укрепилось за данным классом веществ, играющих важную роль в физиологических процессах, протекающих в живых организмах. [c.162]

    Несмотря на широкое использование символов в и ь для обозначения абсолютной конфигурации, этот метод не лишен недостатков. Определение принадлежности того или иного энантиомера к о- или ь-ряду может зависеть от того, к какому соединению его относят. Известны случаи, когда энантиомер можно путем пяти или шести стадий связать с известным соединением о-ряда, а другим путем, также из пяти или шести стадий, этот энантиомер можно связать с ь-энантиомером того же соединения. В таких случаях приходится делать произвольное отнесение к о- или ь-ряду. Из-за отмеченного недостатка, а также из-за некоторых других в настоящее время система оь-обозна-чений используется редко исключение составляют такие соединения, как углеводы и аминокислоты. [c.146]

    Херст, Вуд и другие исследователи Бирмингамской школы провели в 1932—1937 гг. широкие исследования большого количества углеводов [131]. Поскольку при изучении углеводов определения монохроматического оптического вращения играют большую роль (следует в первую очередь указать в этой связи на работы Хадсона), можно надеяться, что продолжение этих исследований с более совершенным современным оборудованием окажется плодотворным (см. также ссылки в табл. 1). [c.282]

    Дж. Хантом и Э. Дегенсом был исследован и.с.у. биологических фракций планктона, отобранного у берегов Перу и Эквадора на глубине 200 м. Для 18 образцов были выделены липиды, пектин, углеводы, сахара, аминокислоты, лигнин и определен их и. с.у. Исследования показали, что и.с.у. одноименных биохимических компонентов образцов планктона не одинаков и связан в некоторых случаях с влиянием температуры. [c.190]

    Важной частью любого исследования чистой культуры является состав среды, в которой происходит рост организмов. Сложная питательная среда типа питательного бульона, часто используемая в бактериологических лабораториях, непригодна для проведения работ с битумами. Такие среды состоят из органических материалов типа пептонов или мясных экстрактов и углеводов в качестве источника углерода и энергии для роста микроорганизмов. В такой среде организмы, которые могут разрушать битум или углеводород, как правило, отдают предпочтение углеводу, а не углеводороду. Поэтому для исследования действия микроорганизмов на битумы нужно получить химически определенную среду, содержащую азот, фосфор, серу и ионы металлов, необходимые для роста, но не содержащую углеводов или каких-либо других легко ассимилирующихся форм углерода. Такой средой является состав, предложенный Филлипсом и Трекслером [20]. Выбор правильного сочетания ингредиентов усложняется тем, что у различных организмов требования к пище неодинаковы. В табл. 5.1 приводится состав среды, использованной для роста организмов класса Pseudomonas на углеводородах. Часто такие среды способствуют также росту организмов других видов. Чтобы установить, будет ли эта среда поддерживать рост организмов определенного вида, следует ввести глюкозу и привить организм. Если будет наблюдаться рост, то среда,, вероятно, может быть пригодна для роста микроорганизмов данного вида при использовании углеводорода или битума в качестве источника углерода вместо глюкозы. [c.179]

    Ароматические углеводо,роды различаются и по числу атомов углерода в боковых цепях, которое колеблется от 3—5 до 25. Однако, как прав/ило, боковые цепи ароматических углеводородов масляных фракций значительно короче, чем боковые цепи соответствующих им по температуре выкипания нафтеновых углеводородов. Одним из важнейших вопросов в исследовании строения молекул ароматических углеводородов является определение числа и структуры баковых цепей. Наиболее точным методом, позволяющим получить представление об этом, является метод спектрального анализа в инфракрасной части спектра. Он дает возможность определить число групп СНз и СН2, т. е., общее число атомов углерода в цепях, по числу СНз-групп — число концов цепей, по соотношению СНз- и СНг-групп — степень их разветвлент ности. [c.15]

    Целлюлоза (клетчатка, вещество клеточных стенок растений ). Истинной клетчаткой или целлюлозой называют совершенно определенный в химическом отношении углевод, который при полном гидролизе целиком распадается на глюкозу. Углевод этот чрезвычайно широко распространен в растительном мире и является основным веществом, из которого строится остов растений. Ботаники часто используют понятие клетчатка несколысо шире, распространяя его и на другие участвующие в построении клеточных стенок полисахариды— маннаны, галактаны и пентозаны, которые наряду с глюкозой содержат также маннозу, галактозу и пентозы. Однако эти комплексные углеводы не используются в качестве чисто строительного материала в определенные периоды жизни растения они могут вновь ассимилироваться и, следовательно, являются резервными питательными веществами. [c.460]

    Недавние рекомендации по названию липидов [6] не дали определения этому термину, и фактически ограничились, как это сделано и здесь, лишь жирами и родственными им производными глицерина. Наиболее обычные липиды — сложные эфиры жирных кислот и глицерина— лучше всего называть аналогично сложным эфирам углеводов [3], а именно называя ациль-ную группу (или группы) в префиксах к родоначальному названию— глицерину. Например, (12) получает название три-стеароилглицерин или тристеарат глицерина (старые названия триглицерид и тристеарин должны быть отброшены). Особый представитель липидов — (25,3/ )-2-аминооктадекандиол-1,2 [c.181]

    Сопоставление котн и распределения величин зарядов указывает на определенную зависимость между ними, а постоянство энтропии исключает возможность изменения механизма при алкилировании разными агентами. Распределение зарядов на углеродных и водородных атомах алкилароматических углеводо- [c.38]

    Как показали Е. Ф. Стефогло и А. Ермакова [20], внутренняя диффузия реагентов не может лимитировать процесса гидрогено-лиза углеводов при размерах частиц порошкообразного катализатора до 0,15 мм. Влияние внешней диффузии можно снять, применяя реакторы с герметическим приводом перемешивающего устройства с числом оборотов 1500—3000 в минуту, обеспечивающим числа Рейнольдса порядка 50 000—150 000 [22, 23]. В кинетической области скорость процесса пропорциональна количеству катализатора, но до определенных пределов с увеличением дозировки катализатора выше этих пределов процесс гидрогеиолиза начнет лимитироваться по водороду [44] неблагоприятные последствия этого рассмотрены в разделе о влиянии концентрации углеводов. Уменьшение дозировки катализатора ниже определенного предела также неблагоприятно, так как скорость процессов гидрирования осколков молекул углеводов будет ниже скорости их образования в растворе вследствие щелочного расщепления это приведет к образованию значительных количеств молочной и других кислот и к дезактивации катализатора.  [c.119]

    Витаминами называют вещества, очень малые дозы которых, наряду с жирами, белками, углеводами и минеральными веществами, необходимы для нормального развития животного организма недостаток витаминов приводит к болезненным явлениям, так называемому авитаминозу. Одкако приведенное определение витаминов требует известного уточнения. Существует много веществ, без которых животный организм не может нормально развиваться среди них встречаются и такие вещества, которые требуются организму в небольших количествах, но которые все же не считаются витаминами, например триптофан или иод. Под витаминами подразу.меаают некоторые сравнительно неустойчивые органические соединения относительно сложного строения, безусловно необходимые животному организму. Животный организм часто неспособен синтезировать их из простых соединений они попадают в животный организм с растительной пищей или образуются в нем в результате превращений довольно сложных соединений растительного происхождения.  [c.890]

    Определение тепловых эффектов химических процессов является задачей термохимии. Термохимические методы имеют большое значение не только в химических, но и в медико-бпологических науках. Энергия, необходимая живым организмам для совершения работы, поддержания постоянной температуры тела и т. д., получается за счет экзотермических реакций окисления, протекающих в клетках. Запас окисляющихся веществ (углеводов, жиров) постоянно возобновляется при приеме пищи. Пищевые рационы, необходимые человеку при различных условиях труда и жизни, определяются с учетом теплотворной с1Юсобности пищевых продуктов. [c.52]

    В этой связи здесь хотелось бы сказать прежде всего о первопроходческих работах в данном направлении Ю. А. Жданова. Являясь активным поборником введения принципа историзма в химию, Ю. А. Жданов еще с 1950-х годов разрабатывает вопросы химической эволюции [21, 22] и, в частности, определения высоты химической организации веществ. В 1960-е годы он предложил применять два параметра для оценки структурного и энергетического уровней органических соединений. Один из них — информационная емкость соединения в расчете на один атом. Этот параметр не зависит от величины и сложности молекулы и служит объективным критерием структурных богатств как одного соединения, так и всего класса (углеводы, аминокислоты, терненоиды, нуклеиновые кислоты, стероиды, алкалоиды). В качестве энергетического параметра Ю. А. Ждановым выбрана средняя степень -окисления атома углерода в молекуле она характеризует электронное окружение атома и отражает соотношение в органическом соединении противоположных тенденций к спонтанному окислительно-восстановительному диспропорционированию. Эта величина выявляет отношение данного соединения к всеобщей среде живого— воде, взаимодействие с которой даже в отсутствие окислителей может привести одни органические соединения к окислению, другие—к восстановлению. [c.192]

    Углеводы играют очень важную роль в природе и в живых организмах. Так, известно, что если по ошибке больному перелить кровь другой группы, наступает бурная, чрезвычайно опасная реакция. Причиной этого является несоответствие полисахаридной цепи бионоли-меров крови донора и реципиента всего лишь на одно — два моносахаридных звена. У антарктических рыб определенные углеводы — глико )ро1еипы играют роль [c.243]

---

Что такое Углеводы? Углеводы – это… Значение в биологическом словаре

Что значит «Углеводы»? Читайте ниже определение «Углеводы».

---

Что такое «Углеводы»? «Углеводы» – это:

Сахара, алифатич. полиоксикарбонильные соединения и их многочисл. (в т. ч. полимерные) производные, компоненты всех без исключения живых организмов. У. делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Большинство природных У.— производные циклич. форм моносахаридов. В растениях моносахариды являются первичными продуктами фотосинтеза и используются далее для биосинтеза гликозидов, полисахаридов, аминокислот, жирных к-т, полифенолов и др. В этих превращениях участвуют, как правило, фосфорилированные производные сахаров, важнейшие из к-рых — нуклеозиддифосфатсахара. У. запасаются как энергетич. резерв в виде крахмала или гликогена; освобождение энергии происходит либо в результате гидролиза (фосфоролиза) резервных полисахаридов с последующим расщеплением освобождающихся моносахаридов, либо в анаэробных условиях (брожение, гликолиз), либо окислит, путём. В виде гликозидов в растениях и у животных осуществляется транспорт разл. метаболитов. Нек-рые углеводные полимеры служат опорным материалом жёстких клеточных стенок (целлюлоза, хитин, пептидогликаны) или выполняют функции цементирующего материала в межклеточном пространстве (пектины, мукополисахариды). Гидрофильные полисахариды способствуют поддержанию водного баланса клеток. Особенно важную роль играют углеводные цепи сложных У. (липополисахаридов, гликолипидов, гликопротеидов) в образовании специфич. клеточных поверхностей и мембран и, следовательно, в таких высокоспецифичных явлениях клеточного взаимодействия, как оплодотворение, «узнавание» клеток при тканевой дифференцировке и отторжении чужеродной ткани и т. д. У. применяют в пищевой (сахароза, крахмал, пектины), целлюлозно-бумажной, текстильной, химич. пром-сти (целлюлоза и её производные), медицине (глюкоза, аскорбиновая к-та, нек-рые антибиотики, сердечные гликозиды, гепарин).

Источник: Биологический энциклопедический словарь.

---

Другие значения

Определение термина в других источниках:

1. Биология. Современная энциклопедия / Углеводы – это

   углево́ды(сахара), класс органических соединений, присутствующих во всех живых клетках. По химической природе углеводы – полиоксикарбонильные соединения: их углеродный скелет несёт какую-либо карбонильную группу (альдегидную, кетонную, карбоксильную) и несколько гидроксильных групп. Общую фор… далее…

2. Ботаника. Словарь терминов / Углеводы – это

   УГЛЕВОДЫ — кл. соединений, которые содержат одновременно гидроксильные и карбонильные группы — альдегидоспирты и кетоспирты. Играют очень важную роль в жизни растений. Являются основными промежуточными продуктами ряда биохимических циклов превращения веществ и входят в состав многих соединений, обнаруживаемых в растительных клетках.

---

См. также что такое

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ. МОНОСАХАРИДЫ. «БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ», Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.

Углеводы
можно определить как альдегидные или кетонные производные полиатомных
(содержащих более одной ОН-группы) спиртов или как соединения, при гидролизе
которых образуются эти производные.

Согласно
принятой в настоящее время классификации, углеводы подразделяются на три
основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

МОНОСАХАРИДЫ

Моносахариды
можно рассматривать как производные многоатомных спиртов, содержащие
карбонильную (альдегидную или кетонную) группу. Если карбонильная группа
находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид и называется
альдозой; при любом другом положении этой группы моносахарид является кетоном и
называется кетозой.

Простейшие
представители моносахаридов – триозы: глицеральдегид и диоксиацетон. При
окислении первичной спиртовой группы трехатомного спирта – глицерола –
образуется глицеральдегид (альдоза), а окисление вторичной спиртовой группы
приводит к образованию диоксиацетона (кетоза).

Стереоизомерия моносахаридов. Все моносахариды содержат асимметричные атомы углерода:
альдотриозы – один центр асимметрии, альдо-тетрозы – 2, альдопентозы – 3,
альдогексозы – 4 и т.д. Кетозы содержат на один асимметричный атом меньше, чем
альдозы с тем же числом углеродных атомов. Следовательно, кетотриоза
диоксиацетон не содержит асимметричных атомов углерода. Все остальные
моносахариды могут существовать в виде различных стереоизомеров.

Общее число стереоизомеров
для любого моносахарида выражается формулой N = 2ⁿ, где
N – число стереоизомеров, а n – число
асимметричных атомов углерода. Как отмечалось, глицеральдегид содержит только
один асимметричный атом углерода и поэтому может существовать в виде двух
различных стереоизомеров.

Изомер
глицеральдегида, у которого при проекции модели на плоскость ОН-группа у
асимметричного атома углерода расположена с правой стороны, принято считать
D-глицеральдегидом, а зеркальное отражение – L-глицеральдегидом:

Альдогексозы
содержат четыре асимметричных атома углерода и могут существовать в виде 16
стереоизомеров (2⁴), представителем которых является, например,
глюкоза. Для альдопентоз и альдотетроз число сте-реоизомеров равно
соответственно 2³ = 8 и 2² = 4.

Все изомеры
моносахаридов подразделяются на D- и L-формы (D-и
L-конфигурация) по сходству расположения групп атомов у последнего центра
асимметрии с расположением групп у D- и L-глицеральдегида.
Природные гексозы: глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза – принадлежат, как
правило, по стереохимической конфигурации к соединениям D-ряда (схема 5.1).

Известно, что
природные моносахариды обладают оптической активностью. Способность вращать
плоскость поляризованного луча света – одна из важнейших особенностей веществ
(в том числе моносахаридов), молекулы которых имеют асимметричный атом углерода
или асимметричны в целом. Свойство вращать плоскость поляризованного луча
вправо обозначают знаком плюс (+), а в противоположную сторону – знаком минус
(–). Так, D-глицеральдегид вращает плоскость поляризованного луча вправо, т. е.
D-глицеральдегид является D(+)-альдотриозой, а L-гли-церальдегид –
L(–)-альдотриозой. Однако направление угла вращения поляризованного луча,
которое определяется асимметрией молекулы в целом, заранее непредсказуемо.
Моносахариды, относящиеся по стереохимической конфигурации к D-ряду, могут быть
левовращающими. Так, обычная форма глюкозы, встречающаяся в природе, является
правовращающей, а обычная форма фруктозы – левовращающей.

Циклические (полуацетальные) формы моносахаридов. Любой моносахарид с конкретными
физическими свойствами (температура плавления, растворимость и т. д.)
характеризуется специфической величиной удельного вращения [α]_D²⁰.

Схема 5.1 СЕМЕЙСТВО D-KETОЗ, СОДЕРЖАЩИХ 3-6
АТОМОВ УГЛЕРОДА

 

Явление
мутаротации имеет объяснение. Известно, что альдегиды и кетоны легко и
обратимо реагируют с эквимолярным количеством спирта с образованием
полуацеталей:

Реакция
образования полуацеталя возможна и в пределах одной молекулы, если это не
связано с пространственными ограничениями. По теории А. Байера,
внутримолекулярное взаимодействие спиртовой и карбонильной групп наиболее
благоприятно, если оно приводит к образованию пяти- или шестичленных циклов.
При образовании полуацеталей возникает новый асимметрический центр (для
D-глюкозы это С-1). Шестичленные кольца сахаров называют пиранозами, а
пятичленные – фуранозами. α-Форма – это форма, у которой расположение полуацетального
гидроксила такое же, как у асимметричного углеродного атома, определяющего
принадлежность к D- или L-ряду. Иными
словами, в формулах с α-моди-фикацией моносахаридов D-ряда полуацетальный
гидроксил пишут справа, а в формулах представителей L-ряда – слева. При
написании β-формы поступают
наоборот.

Таким
образом, явление мутаротации связано с тем, что каждый твердый препарат
углеводов представляет собой какую-либо одну циклическую (полуацетальную)
форму, но при растворении и стоянии растворов эта форма через альдегидную
превращается в другие таутомерные циклические формы до достижения состояния
равновесия. При этом значение удельного вращения, характерное для исходной
циклической формы, постепенно меняется. Наконец, устанавливается постоянное удельное
вращение, которое характерно для равновесной смеси таутомеров. Например,
известно, что в водных растворах глюкоза находится главным образом в виде α- и
β-глюкопираноз, в меньшей степени – в виде α- и
β-глюкофураноз и совсем небольшое количество глюкозы – в
виде альдегидной формы.

Следует
подчеркнуть, что из различных таутомерных форм глюкозы в свободном состоянии
известны лишь α- и β-пиранозы. Существование малых
количеств фураноз и альдегидной формы в растворах доказано, но в свободном
состоянии они не могут быть выделены вследствие своей неустойчивости.

Установлено,
что величина удельного вращения при растворении
любого моносахарида постепенно меняется и лишь при дли тельном
стоянии раствора достигает вполне определенного значения. Например, для
свежеприготовленного раствора глюкозы [α]_D²⁰= +112,2°, после
длительного стояния раствора эта величина достигает равновесного значения [α]_D²⁰= +52,5°.
Изменение величины удельного вращения при стоянии (во
времени) растворов моносахаридов называется мутаротацией. Очевидно,
мутаротация должна вызываться изменением асимметрии молекулы, а следовательно,
трансформацией ее структуры в растворе.

В 20-х годах
У. Хеуорс предложил более совершенный способ написания структурных формул
углеводов. Формулы Хеуорса – шести- или пятиугольники, причем они изображены в
перспективе: кольцо лежит в горизонтальной плоскости. Находящиеся ближе к
читателю связи изображают более жирными линиями (углеродные атомы цикла не
пишут). Заместители, расположенные справа от остова молекулы при ее
вертикальном изображении, помещают ниже плоскости кольца, а заместители,
находящиеся слева,– выше плоскости кольца. Обратное правило применяют только
для того единственного углеродного атома, гидроксильная группа которого
участвует в образовании циклического полуацеталя. Так, у D-сахаров группу СН₂ОН
пишут над этим атомом углерода, а водородный атом при нем – внизу.

Наконец,
следует помнить, что при написании структурных формул по Хеуорсу гидроксильная
группа при С-1 должна быть расположена ниже плоскости кольца в α-форме и
выше – в β-форме:

Проекционные
формулы Хеуорса не отражают подлинной конформации моносахаридов. Подобно
циклогексану, пиранозное кольцо может принимать две конфигурации – форму кресла
и форму лодки (конформацион-ные формулы). Форма кресла обычно более устойчива,
и, по-видимому, именно она преобладает в большей части природных сахаров (рис.
5.1).

Предыдущая страница |
Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Полисахарид | химическое соединение | Britannica

Полисахарид , также называемый гликаном , форма, в которой находится большинство природных углеводов. Полисахариды могут иметь разветвленную или линейную молекулярную структуру. Линейные соединения, такие как целлюлоза, часто упаковываются вместе, образуя жесткую структуру; разветвленные формы (например, гуммиарабик) обычно растворимы в воде и образуют пасты.

Полисахариды, состоящие из множества молекул одного сахара или одного производного сахара, называются гомополисахаридами (гомогликанами).Гомополисахариды, состоящие из глюкозы, включают гликоген и крахмал — запасные углеводы животных и растений, соответственно, а также целлюлозу, важный структурный компонент большинства растений. Препараты декстрана, гомополисахарида глюкозы, обнаруженного в слизях, секретируемых некоторыми бактериями, используются в качестве заменителей плазмы крови при лечении шока. Другие гомополисахариды включают пентозаны (состоящие из арабинозы или ксилозы) из древесины, орехов и других растительных продуктов; и фруктаны (леваны), состоящие из фруктозы, такие как инулин из корней и клубней топинамбура и георгина.Гомополисахариды маннозы содержатся в орехах слоновой кости, клубнях орхидей, соснах, грибах и бактериях. Пектины, содержащиеся во фруктах и ​​ягодах и используемые в коммерческих целях в качестве желирующих агентов, состоят из производного галактуроновой кислоты (которая сама является производной сахарной галактозы). Повторяющаяся единица хитина, компонента внешнего скелета членистоногих, представляет собой N -ацетил-d-глюкозамин, соединение, полученное из глюкозы; панцири членистоногих, таких как крабы и омары, содержат около 20 процентов хитина. Он также встречается в некоторых структурах кольчатых червей, моллюсков и других групп беспозвоночных (например,g., медузы, мшанки, нематоды и скребни). Клеточные стенки большинства грибов также состоят из хитина. Хитин в природе связан с белком.

Подробнее по этой теме

углевод: полисахариды

Полисахарид s, или гликаны, можно классифицировать несколькими способами; Часто используется следующая схема. Гомополисахариды …

Полисахариды, состоящие из молекул более чем одного сахара или производного сахара, называются гетерополисахаридами (гетерогликанами).Большинство из них содержат только две разные единицы и связаны с белками (гликопротеины — например, гамма-глобулин из плазмы крови, кислые мукополисахариды) или липидами (гликолипиды — например, ганглиозиды в центральной нервной системе). Кислые мукополисахариды широко распространены в тканях животных. Основная единица представляет собой так называемый смешанный дисахарид, состоящий из глюкуроновой кислоты, связанной с N -ацетил-d-глюкозамином. Самый распространенный мукополисахарид, гиалуроновая кислота из соединительной ткани, также является основным компонентом суставной жидкости (синовии) и встречается в мягкой соединительной ткани (желе Уортона) пуповины млекопитающих.Глюкуроновая кислота, связанная с N -ацетил-d-галактозамин, является повторяющейся единицей хондроитинсульфата, гетерополисахарида, обнаруженного в хрящах. Гепарин, гетерополисахарид, относящийся к кислым мукополисахаридам, обладает антикоагулянтными свойствами и присутствует в соединительной и других тканях.

Сложные гетерополисахариды встречаются в камедях растений, таких как гуммиарабик из Acacia и трагакант из Astragalus . Большинство из них содержат глюкуроновую кислоту и различные сахара.Полученные после механического повреждения коры (метод, применяемый в промышленном производстве) или после нападения на кору определенных бактерий, насекомых или грибов, растительные камеди используются в искусстве (гуммиарабик), а также в качестве адгезива и эмульгатора ( камедь трагаканта). Гетерополисахариды также встречаются в стенках бактериальных клеток.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

Определение и примеры углеводов — Биологический онлайн-словарь

Углеводы
существительное
множественное число: углеводы
[car · bo · hy · drate, kɑːbəʊˈhaɪdɹeɪt]
Определение: любое из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода, и кислород, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n

Определение углеводов

Биомолекула относится к любой молекуле, которая производится живыми организмами. организмы.Таким образом, большинство из них являются органическими молекулами. Четыре основные группы биомолекул включают аминокислоты и белки, углеводы (особенно полисахариды), липиды и нуклеиновые кислоты. Углевод относится к любому из группы органических соединений, состоящих из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ O) _n . Углеводы являются наиболее распространенными среди основных классов биомолекул.

Углеводы (биологическое определение): любые органические соединения из группы, состоящие из углерода, водорода и кислорода, обычно в соотношении 1: 2: 1, отсюда общая формула: C _n (H ₂ О) _н. . Синонимы: сахарид, карб.

Характеристики углеводов

Углеводы — это органические соединения. Органическое соединение — это соединение, которое, как правило, содержит углерод, ковалентно связанный с другими атомами, особенно углерод-углерод (C-C) и углерод-водород (C-H). Углеводы являются примером многих типов органических соединений. Его четыре основных составляющих элемента — это углерод, водород, кислород и азот. Большинство из них следуют общей формуле: C _n (H ₂ O) _n , откуда они и получили свое название, углеводов (что означает гидратов углерода ).Это потому, что отношение атомов водорода к атомам кислорода часто составляет 2: 1. Однако не все углеводы соответствуют этой формуле. По сути, это органические соединения, которые представляют собой альдегиды или кетоны с добавлением многих гидроксильных групп, обычно на каждый атом углерода, не являющийся частью функциональной группы альдегида или кетона.

Углеводы — это биомолекулы, богатые энергией . Они являются одними из основных питательных веществ, необходимых многим живым организмам, поскольку обеспечивают организм источником химической энергии.АТФ — это химическая энергия, вырабатываемая в ходе метаболических процессов клеточного дыхания. Вкратце, глюкоза (моносахарид) «сбивается» для извлечения энергии, прежде всего в форме АТФ. Во-первых, ряд реакций приводит к превращению глюкозы в пируват. Затем он использует пируват, превращая его в ацетилкофермент А для окисления посредством циклической реакции, управляемой ферментами, которая называется цикл Кребса . Наконец, каскад реакций ( окислительно-восстановительных реакций, ) с участием цепи переноса электронов приводит к производству АТФ (посредством хемиосмоса). ¹ Молекулы глюкозы, используемые в гликолизе, получены из углеводосодержащей диеты. Сложные углеводы расщепляются на более простые моносахариды, такие как глюкоза, путем осахаривания во время пищеварения.
Углеводы — один из основных источников питания животных, в том числе человека. Однако многие другие углеводы находятся в форме волокон. И как клетчатка, она с трудом переваривается людьми. Обычно волокнистые углеводы включают слизи, пектины, камеди и нерастворимые компоненты, такие как те, которые содержатся в лигнине и целлюлозе.Жвачные животные, такие как крупного рогатого скота , овец , оленей и коз , способны переваривать растительные материалы, которые в противном случае неудовлетворительны для человека. Некоторые симбиотические бактерии (например, Ruminococcus , Fibrobacter , Streptococcus , Escherichia ) обитают в их рубце, которые могут разлагать целлюлозные материалы до более простых углеводов для жвачных животных.

Классификация углеводов

Многие углеводы представляют собой полимеров .Полимер представляет собой соединение, состоящее из нескольких повторяющихся звеньев ( мономеров ) или протомеров и полученное путем полимеризации . Сахарид — структурная (мономерная) единица углеводов. Углеводы можно разделить на моносахаридов , дисахаридов , олигосахаридов и полисахаридов в зависимости от количества сахаридных единиц.
Самый фундаментальный тип — это простые сахара, называемые моносахаридами .Эти простые сахара могут сочетаться друг с другом, образуя более сложные типы. Примерами являются глюкозы , галактозы и фруктозы . Комбинация двух простых сахаров называется дисахаридом . Примерами являются сахароза , мальтоза и лактоза . Углеводы, состоящие из трех-десяти простых сахаров, называются олигосахаридами . Примерами являются рафиноза , мальтотриоза и мальтотетраоза .Углеводы, состоящие из нескольких сахаридных единиц, называются полисахаридами . Когда полисахарид состоит из сахаридных единиц одного и того же типа, его называют гомополисахаридом (или гомогликаном), тогда как полисахарид состоит из более чем одного типа сахаридов, он называется гетерополисахаридом (или гетерогликаном). Примерами полисахаридов являются крахмал , целлюлоза и гликоген .
С точки зрения питания углеводы делятся на две основные группы пищевых продуктов: простые и сложные . Простые углеводы — иногда называемые просто «сахаром» — это те углеводы, которые легко усваиваются и служат быстрым источником энергии. Сложные углеводы — это те углеводы, которым требуется больше времени для переваривания и метаболизма. Они часто богаты клетчаткой и, в отличие от простых углеводов, с меньшей вероятностью вызывают скачки сахара в крови.

Функции углеводов

Как отмечалось ранее, одна из основных функций углеводов — обеспечивать организм энергией.В частности, моносахариды являются основным источником энергии для обмена веществ. Когда они еще не нужны, они превращаются в полисахариды, запасающие энергию, такие как крахмал у растений и гликоген у животных.

В растениях крахмал присутствует в большом количестве в амилопластах внутри клеток различных органов растений, например плоды, семена, корневища и клубни. У животных гликоген хранится в печени и мышечных клетках.
Кроме того, углеводы также являются важными структурными компонентами.

На клеточном уровне полисахариды (например, целлюлоза ) являются составными частями клеточных стенок растительных клеток и многих водорослей . Клетки без клеточных стенок более подвержены структурным и механическим повреждениям. У растений клеточная стенка предотвращает разрыв клетки в гипотоническом растворе.

Осмотическое давление заставляет воду диффундировать в клетку. Стенка клетки сопротивляется осмотическому давлению и тем самым предотвращает разрыв клетки.

В стенках бактериальных клеток структурный углевод — мышиный, тогда как в грибах полисахарид хитин является компонентом клеточной стенки.У некоторых бактерий есть полисахаридная «капсула», которая помогает им уклоняться от обнаружения иммунными клетками. У некоторых животных есть экзоскелеты из хитина, которые обеспечивают силу и защиту мягкотелым животным.

Нуклеиновые кислоты, такие как РНК и ДНК, содержат сахарный компонент, то есть рибозу и дезоксирибозу соответственно. Многие другие биологические молекулы также содержат сахарные компоненты, такие как гликопротеины, гликолипиды, протеогликаны, которые, в свою очередь, выполняют жизненно важные роли, например иммунный ответ, детоксикация, свертывание крови, оплодотворение, биологическое распознавание, и т. д. .

Общие биологические реакции с участием углеводов

Ниже приведены некоторые из общих биологических реакций с участием углеводов.

Фотосинтез

У растений и других фотосинтетических автотрофов синтез простых сахаров (например, глюкозы) осуществляется посредством фотосинтеза . В этом процессе используются углекислый газ, вода, неорганические соли и световая энергия (солнечного света), захваченная светопоглощающими пигментами, такими как хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, для производства молекул глюкозы, воды и кислорода.

Процесс фотосинтеза

Дегидратационный синтез

Моносахарид образует углеводы, соединяясь в гликозидные связи посредством процесса, называемого дегидратационным синтезом . Например, при образовании дисахарида соединение двух моносахаридов приводит к выделению воды в качестве побочного продукта. Точно так же полисахариды образуются из длинной цепи моносахаридных единиц в процессе дальнейшей дегидратации. Образующиеся крахмал и гликоген служат молекулами, богатыми энергией.Эти сложные углеводы расщепляются на более простые формы (например, глюкозу), когда организму требуется больше энергии. Этот процесс называется осахариванием.

Осахаривание

Процесс, при котором сложные углеводы разлагаются до более простых форм, таких как глюкоза, называется осахариванием. Влечет за собой гидролиз . У людей и других высших животных это связано с ферментативным действием. Во рту глюкозосодержащие сложные углеводы расщепляются на более простые формы под действием амилазы слюны .В тонком кишечнике продолжается переваривание сложных углеводов. Ферменты, такие как мальтаза , лактаза и сахараза , расщепляют дисахариды на моносахаридные составляющие. Глюкозидазы представляют собой другую группу ферментов, которые катализируют удаление концевой глюкозы из полисахарида, состоящего в основном из длинных цепей глюкозы.

Ассимиляция

Моносахариды из переваренных углеводов абсорбируются эпителиальными клетками тонкого кишечника.Клетки забирают их из просвета кишечника через систему симпорта ионов натрия и глюкозы (через транспортеры глюкозы или GluT). GluT — это белки, облегчающие транспортировку моносахаридов, таких как глюкоза, в клетку. Затем они высвобождаются в капилляры за счет облегченной диффузии . Клетки тканей снова забирают их из кровотока через GluT. Находясь внутри клетки, глюкоза фосфорилируется, чтобы удерживать ее внутри клетки. Как следствие, глюкозо-6-фосфат может использоваться в любом из следующих метаболических путей: (1) гликолиз, чтобы синтезировать химическую энергию, (2) гликогенез, когда глюкоза доставляется в печень через портовые вены. хранится как клеточный гликоген , или (3) пентозофосфатный путь для образования НАДФН для синтеза липидов и пентоз для синтеза нуклеиновых кислот.

Клеточное дыхание

Глюкоза метаболизируется клеткой в ​​процессе, называемом клеточное дыхание . Основными этапами или процессами клеточного дыхания являются (1) гликолиз, (2) цикл Кребса и (3) окислительное фосфорилирование. На начальном этапе (например, гликолиз ) серия реакций в цитозоле приводит к превращению моносахарида, часто глюкозы, в пируват и сопутствующему производству относительно небольшого количества высокоэнергетических биомолекул, таких как АТФ. .Также производится НАДН, молекула, несущая электрон . В присутствии достаточного количества кислорода пируват в результате гликолиза превращается в органическое соединение, которое полностью окисляется внутри митохондрии. Электронные носители (например, NADH и FADH ₂ ) перемещают электроны по цепи переноса электронов . Серия окислительно-восстановительных реакций происходит вдоль цепи и завершается образованием конечного акцептора электронов , то есть молекулярного кислорода. Больше АТФ производится через механизм сцепления через хемиосмос во внутренней митохондриальной мембране.

Из одного только гликолиза чистый АТФ равен двум (из-за фосфорилирования на уровне субстрата). При окислительном фосфорилировании чистый АТФ составляет около 34. Таким образом, общий чистый АТФ на глюкозу составляет примерно 36. ² При отсутствии или недостаточности кислорода происходит анаэробный катаболизм (например, при ферментации). Ферментация — это анаэробный процесс, при котором в результате гликолиза образуется АТФ. Однако вместо того, чтобы перемещать электроны в цепи переноса электронов, НАДН передает электроны пирувату, восстанавливая НАД ⁺ , который поддерживает гликолиз. ² Общее количество АТФ, произведенных на глюкозу в результате ферментации, составляет всего около двух.

Читать: Клеточное дыхание — Гликолиз

Глюконеогенез

Глюконеогенез кажется обратным гликолизу: глюкоза превращается в пируват, тогда как при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу. По сути, глюконеогенез — это метаболический процесс, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников, например пируват , лактат , глицерин и глюкогенные аминокислоты .У человека и многих других позвоночных глюконеогенез происходит в основном в клетках печени. Это часто происходит во время голодания, низкоуглеводных диет или интенсивных физических упражнений. Цитологически процесс начинается в митохондриях, затем заканчивается в просвете эндоплазматической сети. Глюкоза, образованная при гидролизе глюкозо-6-фосфата ферментом глюкозо-6-фосфатазой, перемещается из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму.

Гликогенез

Гликогенез — это метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения, главным образом, в клетках печени и мышц в ответ на высокие уровни глюкозы в кровотоке.Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенная глюкоза , превращаются в длинные полимеры, которые хранятся внутри клеток, главным образом в печени и мышцах. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза. Таким образом, гликогенез — это процесс , противоположный процессу гликогенолиза .

Гликогенолиз

Гликогенолиз — это процесс расщепления накопленного гликогена в печени, чтобы глюкоза могла быть произведена для использования в энергетическом обмене.Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы. Отдельная молекула глюкозы отделяется от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может вступать в процесс гликолиза .

Пентозофосфатный путь

Пентозофосфатный путь — это путь метаболизма глюкозы, в котором пятиуглеродные сахара (пентозы) и НАДФН синтезируются в цитозоле.Путь пентозофосфата служит альтернативным метаболическим путем при расщеплении глюкозы. У животных это происходит в печени, коре надпочечников, жировой ткани, семенниках и т. Д. Этот путь является основным путем метаболизма нейтрофилов. Таким образом, врожденная недостаточность этого пути вызывает чувствительность к инфекции. У растений часть этого пути участвует в образовании гексоз из углекислого газа в процессе фотосинтеза.

Путь Лелуара (метаболизм галактозы)

В этом метаболическом пути галактоза вступает в гликолиз, сначала фосфорилируясь с помощью фермента галактокиназы , а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат .Галактоза производится из лактозы (молочный сахар, состоящий из молекулы глюкозы и молекулы галактозы).

Фруктозо-1-фосфатный путь

В этом метаболическом пути фруктоза вместо глюкозы вступает в гликолиз. Тем не менее, перед гликолизом фруктозе необходимы дополнительные действия. У животных это происходит в мышцах, жировой ткани и почках.

Глюкорегуляция

Правильный метаболизм углеводов необходим для правильного усвоения и катаболизма углеводов в организме.Поддержание стабильного уровня глюкозы в организме называется глюкорегуляцией . Гормоны поджелудочной железы, такие как инсулин и глюкагон, регулируют правильный метаболизм глюкозы. Уровень сахара в крови означает количество глюкозы, циркулирующей в организме. Когда уровень глюкозы в крови низкий, глюкагон высвобождается. И наоборот, высокий уровень глюкозы в крови стимулирует высвобождение инсулина. Инсулин регулирует метаболизм углеводов (а также жиров), способствуя захвату глюкозы из кровотока в скелетные мышцы и жировые ткани, которые хранятся в виде гликогена для последующего использования при гликогенолизе.Глюкагон, в свою очередь, стимулирует производство сахара. В частности, он заставляет хранящийся в печени гликоген превращаться в глюкозу, которая попадает в кровоток.
Неправильный углеводный обмен может привести к определенным метаболическим заболеваниям или нарушениям, например сахарный диабет, непереносимость лактозы, галактоземия, болезнь накопления гликогена и мальабсорбция фруктозы.

Попробуйте ответить на приведенный ниже тест, чтобы проверить, что вы узнали об углеводах.

Следующий

Углеводы — обзор | ScienceDirect Topics

Abstract

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 реагируют 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 образуются в результате 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 и гепарин).Гетерополисахариды, связанные с другими типами молекул, составляют протеогликаны, пептидогликаны, гликолипиды (ганглиозиды) и гликопротеины. Протеогликаны являются результатом ассоциации гликановых цепей (хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератан), связанных через гликозидные связи 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 они имеют более короткие углеводные цепи. Они играют важную роль в распознавании антигенов / антител на поверхности клеток.

Что такое углеводы? Легкое для понимания определение / Питание / Углеводы

Ваш рацион состоит из трех макроэлементов: углеводов, белков и жиров.Углеводы в различных количествах присутствуют в большинстве продуктов, которые вы едите, включая фрукты, овощи, зерновые, бобы, бобовые, молоко и молочные продукты, а также продукты, содержащие добавленный сахар, такие как конфеты, газированные напитки и другие сладости. Углеводы присутствуют в пище в виде крахмала, сахара и клетчатки. Углевод — это молекула, содержащая углерод, кислород и водород, и может быть простой или сложной. Как простые, так и сложные углеводы могут быть вариантами здоровой пищи. Простые углеводы — это моносахариды и дисахариды.Моносахариды представляют собой одну молекулу сахара, а дисахариды — две простые молекулы сахара, связанные вместе. Более сложные углеводы называются полисахаридами и представляют собой несколько связанных друг с другом молекул сахара.

Институт медицины устанавливает рекомендуемую диету для углеводов на уровне от 45 до 65 процентов от дневной нормы калорий. Он также устанавливает Рекомендуемую норму потребления клетчатки, типа углеводов, которые не усваиваются, как 38 граммов в день для взрослых мужчин и 25 граммов в день для взрослых женщин до 50 лет, когда она снижается до 30 и 21 граммов в день. соответственно.Тем не менее, вы можете решить есть больше клетчатки, поскольку IOM утверждает, что диета с высоким содержанием клетчатки является частью общей здоровой диеты для большинства людей и что не было серьезных побочных эффектов, вызванных диетой с высоким содержанием клетчатки.

Углеводы обеспечивают вас большей частью энергии, поскольку они составляют около половины вашего ежедневного потребления калорий и преобразуются вашим организмом в глюкозу или сахар в крови, чтобы использовать их для получения энергии. По данным Американской диабетической ассоциации, количество и тип потребляемых углеводов влияют на уровень сахара в крови, поэтому важно выбирать здоровые углеводы и контролировать размер порций.Пища, содержащая питательные вещества, такие как клетчатка, витамины, минералы, антиоксиданты, белок и полезные жиры, обычно является лучшим выбором, чем те, которые считаются продуктами с пустыми калориями, потому что они содержат только калории с небольшим количеством других питательных веществ или вообще без них.

Выбирайте цельнозерновые, а не очищенные зерна, потому что цельнозерновые содержат отруби и зародыши зерна (в которых содержится большая часть клетчатки и других важных питательных веществ, таких как основные полезные жиры, витамин Е и витамины группы В). Эта часть зерна очищенного белого зерна, такого как белый рис и белый хлеб, была удалена во время обработки.Фрукты, овощи, фасоль, бобовые, орехи и семена являются другими хорошими источниками клетчатки и имеют разное содержание углеводов.

Натуральный сахар является основным содержанием углеводов во фруктах, молоке и молочных продуктах. Натуральный сахар — лучший выбор, чем добавленный сахар, который присутствует в других сладких углеводных продуктах, таких как печенье, пироги, торты, конфеты и газированные напитки. Если вы хотите сладкого, рекомендуется съесть кусок свежего фрукта, поскольку продукты с высоким содержанием сахара обычно не содержат клетчатки, витаминов, минералов и антиоксидантов, присутствующих во фруктах.Вы также можете решить выпить стакан молока или йогурт на десерт, поскольку молоко и молочные продукты, как правило, являются хорошим источником белка, витаминов и минералов по сравнению с продуктами, содержащими добавленный сахар.

Лучшие альтернативы маслу

Джейми Якуб, магистр медицины, доктор медицинских наук , клинический диетолог со степенью магистра общественного здравоохранения в области питания. Она получила степень бакалавра наук в области клинического питания в Калифорнийском университете в Дэвисе через четыре года, в течение которых она участвовала в стажировках в нескольких различных средах питания, включая Kaiser Permanente и Women, Infants, & Children (W.IC.). После окончания Калифорнийского университета в Дэвисе она продолжила изучение общественного питания в Университете Лома Линда, где получила степень магистра общественного здравоохранения в области питания. Джейми прошла часть своей диетической стажировки по общественному питанию в качестве стажера сертифицированного специалиста по спортивному питанию. Она завершила как общепит, так и клиническую часть своей диетической интернатуры в одной из 100 лучших больниц страны, где вскоре была нанята в качестве единственного клинического диетолога. Джейми сейчас работает амбулаторным клиническим диетологом и является экспертом в области лечебного питания (M.N.T.) с использованием процесса нутритивного ухода (N.C.P.), включая историю болезни и текущие лабораторные показатели, в качестве основы для оценки питания.

Определение углеводов для детей | Здоровое питание

Кристи Ли Уилсон Обновлено 17 декабря 2018 г.

Для взрослых и детей определение углеводов остается прежним. Основная роль углеводов — обеспечивать организм энергией, а для мозга и нервной системы углеводы являются предпочтительным источником топлива.Продукты, богатые углеводами, получают в основном из растений и необходимы для здоровья ребенка. Однако многие дети, как правило, едят углеводы, которые не обеспечивают их достаточным количеством питательных веществ для оптимального роста и развития. Углеводы имеют решающее значение для здоровья, но качество углеводов, которые ест ваш ребенок, также важно.

Углеводы

Вне зависимости от того, ребенок вы или взрослый, углеводы необходимы для жизни. Углеводы делятся на две категории: простые углеводы и сложные углеводы.Простые углеводы включают натуральные сахара, содержащиеся в свежих фруктах и ​​некоторых овощах, молоке и молочных продуктах, а также добавленные сахара в концентрированной форме, такие как мед, кукурузный сироп и сахар. Сложные углеводы включают крахмалы и клетчатку. Крахмал составляет значительную часть мировых запасов продовольствия в основном в виде зерна. Пшеница, рис и кукуруза — богатые источники крахмала. Клетчатка в изобилии содержится в растениях, особенно во внешней части злаков, во фруктах, бобовых и большинстве овощей.

Сделайте акцент на неочищенных углеводах

Неочищенные углеводы являются наиболее важным углеводным компонентом рациона вашего ребенка. Это углеводы, на которые вам следует обратить особое внимание, тогда как рафинированные углеводы, такие как купленный в магазине хлеб, белая паста, белый рис, фасованные продукты, печенье, торты и конфеты, — это те, которые следует ограничить. Легкий способ запомнить это — давать ребенку углеводы, которые содержатся в основном в овощных продуктах, в виде свежих фруктов и овощей и в виде цельного зерна.Неочищенные углеводы предлагают детям повышенное потребление витаминов и минералов, повышенное потребление клетчатки, повышенное чувство сытости, а также лучший контроль уровня сахара в крови.

Общие рекомендации

Американская кардиологическая ассоциация предлагает диапазон потребления зерна от 2 унций в день для годовалого ребенка до 7 унций в день для мальчика 14-18 лет. По крайней мере, половина из них должна быть в виде цельного зерна. AHA также рекомендует ежедневно употреблять разнообразные фрукты и овощи. Рекомендуемое потребление фруктов составляет от 1 чашки в день в возрасте от 1 до 3 лет до 2 чашек для мальчика от 14 до 18 лет.Рекомендации по потреблению овощей включают потребление трех четвертей чашки овощей в день в возрасте 1 года до 3 чашек в день для мальчика 14–18 лет.

Рекомендации

Углеводы важны и необходимы для оптимального роста, развития и работоспособности ребенка. Хотя многие дети склонны есть продукты с высоким гликемическим индексом, такие как сахар, конфеты, сухие завтраки и белый картофель, лучшие углеводы для детей — это медленно усваиваемые, необработанные углеводы с высоким содержанием клетчатки.Эти типы углеводов, как правило, содержат больше всего витаминов и минералов, а также других питательных веществ, необходимых для оптимального роста и здоровья вашего ребенка. Академия питания и диетологии рекомендует, чтобы углеводы составляли от 45 до 65 процентов от общего ежедневного количества калорий в рационе вашего ребенка.

Примеры углеводов | Биологический словарь

Углеводы считаются наиболее распространенными органическими веществами в природе. Их можно условно разделить на две основные группы; простые углеводы (или сахаров ) 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, состоящих в основном 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 ( сахаров ) и сложные углеводы ( крахмалов ).

Простые углеводы (сахара)

Продукты, содержащие простые сахара

Простые углеводы также известны как сахара. Они используются организмом в качестве источника энергии с быстрым высвобождением и естественным образом содержатся в таких продуктах, как фруктов, и молока. 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 являются моносахаридами

Глюкоза

Глюкоза является наиболее распространенным типом моносахаридов в природе и содержится в хлебе, рисе, макаронах, 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, в лактозе (молочный сахар ).

Дисахариды — это еще один тип простых углеводов. Дисахарид означает двух сахаров; , 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 полисахаридов (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 для хранения пищевых продуктов и хранится в хлоропластах (где он хранится в виде гранул) или в клубнях (e.грамм. картофель) или корни некоторых растений (например, маниока).

Крахмал содержится во многих продуктах питания, включая зерно и зерновые продукты (например, хлеб, макаронные изделия, пшеницу и овес), определенные овощи (например, картофель, кабачки и кукуруза) 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 волокно ) 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 клеточных стенках

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 , клетчатка ).

Как организм использует углеводы?

Как простые, так 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.

Урок углеводов для детей: определение и факты — видео и стенограмма урока

Простые и сложные углеводы

Есть два типа углеводов: простые и сложные. Хотя оба типа углеводов обеспечивают организм источником энергии, каждый из них содержит разные типы необходимых сахаров.

Простые углеводы содержат простые сахара.В сладких продуктах, таких как конфеты и печенье, содержится простой сахар из белых зерен сахара, который вы используете при выпечке торта или чего-нибудь сладкого. Эти сахара быстро расщепляются внутри вашего тела, поэтому они дают вашему телу быстрый заряд энергии. Человек также может получить простой сахар, употребляя в пищу фрукты, которые содержат более естественный тип простых углеводов. Эти продукты также обеспечивают организм другими питательными веществами, такими как витамины и минералы.

Сложные углеводы известны как крахмалы.Крахмал поступает из пищевой группы зерновых. Некоторые зерна лучше, чем другие. Злаки могут включать макароны, хлеб, рис и крупы. Зерновые считаются более сложным углеводом, потому что они медленнее переваривают сахар и содержат большее количество питательных веществ, включая витамины и минералы, которые необходимы для роста и здоровья вашего тела. Рафинированные зерна, такие как белый рис и белый хлеб, не содержат столько витаминов и минералов, как коричневый рис и цельнозерновой хлеб.

Как расщепляются углеводы?

Когда вы едите углеводы, ваш организм расщепляет содержащиеся в них сахара.Эти сахара попадают в вашу кровь и объединяются с гормоном под названием инсулин , который помогает расщеплять сахара и переносить их в клетки вашего тела для использования в качестве энергии. Простые углеводы расщепляются намного быстрее, чем сложные. Это заставляет ваше тело быстро набирать энергию, а затем уставать и голодать гораздо быстрее, чем при расщеплении сложных углеводов. Например, сахар в энергетических напитках и конфетах дает вашему телу прилив энергии, затем ваше тело падает, и оно становится очень усталым и слабым.

Факты об углеводах

1. Углеводы состоят из таких природных элементов, как кислород, водород и углерод.
2. Углеводы необходимы для энергии вашего тела, но слишком много углеводов, особенно простых, может храниться в виде жира.
3. Белки (мясо и бобы) также можно превратить в энергию.

Резюме урока

Углеводы — главный источник энергии вашего тела. Эта энергия поступает из простых углеводов , которые представляют собой простые сахара, и сложных углеводов , крахмалов, которые поступают из пищевой группы зерновых, которые расщепляются пищеварительной системой вашего тела и переносятся через ваши клетки с помощью гормона инсулин , который расщепляет и передает энергию сахара в ваше тело.