Класифiкацiя вуглеводiв та їх функції

Структурно вуглеводи поділяються на такі групи:

Прості вуглеводи. До них відносять глюкозу, галактозу і фруктозу (моносахариди), а також сахарозу, лактозу і мальтозу (дисахариди).

Глюкоза - головний постачальник енергії для мозку. Вона міститься в плодах і ягодах і необхідна для постачання енергією і утворення в печінці глікогену.

Фруктоза майже не вимагає для свого засвоєння гормону інсуліну, що дозволяє використовувати її при цукровому діабеті, але в помірних кількостях.

Галактоза в продуктах у вільному вигляді не зустрічається. Виходить при розщепленні лактози.

Сахароза міститься в цукрі і солодощах. При попаданні в організм розщеплюється на більш складові: глюкозу і фруктозу.

Лактоза - вуглевод, що міститься в молочних продуктах. При природженому або придбаному дефіциті ферменту лактази в кишечнику порушується розщеплення лактози на глюкозу і галактозу, що відомо як непереносимість молочних продуктів. У кисломолочних продуктах лактози менше, ніж у молоці, так як при сквашивании молока з лактози утворюється молочна кислота.

Мальтоза - проміжний продукт розщеплення крохмалю травними ферментами. Надалі мальтоза розщеплюється до глюкози. У вільному вигляді вона міститься в меді, солоді (звідси друга назва - солодовий цукор) і пиві.

Складні вуглеводи. До них відносять крохмаль і глікоген (Перетравлюваність вуглеводи), а також клітковину, пектини і гемицеллюлозу.

Крохмаль - в харчуванні становить до 80% всіх вуглеводів.Його основні джерела: хліб і хлібобулочні вироби, крупи, бобові, рис і картопля. Крохмаль, відносно повільно перетравлюється, расщепляясь до глюкози.

Глікоген, його ще називають "тваринний крохмаль", - полісахарид, який складається з сильно розгалужених ланцюжків молекул глюкози. Він в невеликих кількостях міститься в тваринних продуктах (у печінці 2-10% і в м'язової тканини - 0,3-1%).

Клітковина - це складний вуглевод, що входить до складу оболонок рослинних клітин. В організмі клітковина практично не перетравлюється, лише незначна частина може піддатися під впливом знаходяться в кишечнику мікроорганізмів.

Клітковину, разом з пектинами, лігніну і геміцелюлозою, називають або баластними речовинами. Вони покращують роботу травної системи, будучи профілактикою багатьох захворювань. Пектини і геміцелюлоза володіють гігроскопічними властивостями, що дозволяє їм сорбировать і захоплювати з собою надлишок холестерину, аміак, жовчні пігменти та інші шкідливі речовини

Функції вуглеводів:

1) Енергетична - при розщепленні 1 г вивільняється 17,2 кДж енергії.

2) Будівельна (структурна) - компонент клітинних мембран.

3) Опорна - хітин є компонентом зовнішнього скелета членистоногих та клітинних стінок деяких грибів і водоростей, а також целюлоза є компонентом клітинних стінок у рослин.

4) Запасаюча - крохмаль у рослин, глікоген у тварин.

Моносахариди : триози, тетрози, пентози, гексози i гептози. Розповсюдженiсть в природi, знаходження в клiтинах живих органiзмiв. Будова, iзомерiя, явище мутаротацii, циклiчнi формули, епiмери i аномери.

Моносахариди – білі кристалічні речовини, добре розчинні у воді, які мають більш-менш солодкий смак. Вони дуже поширені в природі, особливо їх багато в рослинах. Моносахариди в рослинах знаходяться у вільному стані, у вигляді фосфорних ефірів, вони входять до складу полісахаридів та інших сполук (глікозидів, гліколіпідів, глікопротеїдів).

Моносахариди класифікують за числом вуглецевих атомів у ланцюжку (С3-С9) на тріози, тетрози, пентози, гексози, гептози, октози і нанози.

Тріози. До них належать найпростіші моносахариди – гліцериновий альдегід і дигідроксиацетон.

У вільному стані вони не зустрічаються, а у вигляді фосфорних ефірів (ФГА і ФДА) є важливими проміжними сполуками обміну вуглеводів (фотосинтез, дихання, бродіння).

Тетрози. Найбільш поширена у рослинах тетроза – еритроза, що має фуранозну форму й у вигляді фосфорного ефіру бере участь в обміні вуглеводів.

Пентози. Рослини характеризуються високим вмістом пентоз. При нагріванні з розбавленою Н2SO4 або НС1 пентози утворюють леткий гетероциклічний альдегід фурфурол, що з НС1 і аніліном дає інтенсивне червоне забарвлення. Ця реакція служить для якісного і кількісного визначення пентоз. Серед пентоз найбільш відомими є ксилоза, арабіноза і рибоза.

Ксилоза. Її ще називають деревним цукром. Вона входить до складу полісахаридів (геміцелюлози, гумі, слизи). Ксилозу одержують шляхом гідролізу деревини, соломи, висівок, бавовняного і соняшникового лушпиння. У рослинах в обміні вуглеводів бере участь ізомер ксилози – ксилулоза у вигляді фосфорного ефіру.

L-арабіноза знаходиться в рослинах у фуранозній формі та входить до складу полісахаридів (геміцелюлози, гумі, слизи). Арабінозу одержують шляхом кислотного гідролізу вишневого клею або бурячного жому.

Рибоза відіграє дуже важливу роль у живих організмах. Вона входить до складу РНК, нуклеотидів, вітамінів.

Гексози, поряд з пентозами, найбільш поширені моносахариди у рослинах. Це глюкоза, фруктоза, галактоза, маноза.

Глюкоза (декстроза, або виноградний цукор) – найпоширеніший у природі моносахарид. У вільному стані глюкоза міститься в зелених частинах рослин, у насінні, ягодах, фруктах, складає половину від загальної кількості цукрів нектару і медуГлюкозу одержують шляхом гідролізу крохмалю, частіше використовується у харчовій промисловості та медицині

Фруктоза (левулоза, плодовий цукор) – найважливіший представник кетоз. она міститься у всіх зелених частинах рослин, у плодах, складає половину цукрів нектару і меду. Одержують фруктозу шляхом гідролізу інуліну.

Галактоза у вільному станізустрічається рідко.у кристалічній формі вона виділяється плодах плюща

Маноза у вільному стані майже не зустрічається.

Гептози. У рослинах поширена в основному одна гептоза – седогептулоза.

Седогептулоза в певних кількостях міститься в рослинах з родини товстянкових.

Ізомерія. Для моносахаридів характерні кілька видів ізомерії:

1) ізомерія, зумовлена наявністю альдегідної або кетонної групи. 2) ізомерія, зумовлена наявністю асиметричних атомів вуглецю.

Альдогексоза має 4 асиметричних вуглецевих атоми кетогексоза – 3. Отже, глюкоза і фруктоза є оптично активними речовинами. Вони обертають площину поляризації світлаДля кожного з оптичних ізомерів існує єдиний його антипод або дзеркальний ізомер, або енантіомер. Всі інші ізомери є діастереомерами. Так як оптичні антиподи однакові по фізичним та хімічним властивостям, то для того, щоб вказати на протилежність їх просторової конфігурації, до назви цукру додають букву D або L. D-ізомером називають той, у формулі якого ОН-група останнього асиметричного атому вуглецю (рахують від карбонільної групи) повернута праворуч, а у L-ізомера – ліворуч.

Діастереомерні моносахариди, які відрізняються конфігурацією груп тільки при α-вуглецевих атомах та альдегідній групі, називають епімерами. Наприклад, епімерами є Д-глюкоза і Д-маноза, Д-галактоза.