Моносахариды (монозы , простые сахара )

· Общая формула( СН₂О ) _n илиС_n ( H₂ O )_n ,где n-целое число С-атомов от 3 до 9

· Бесцветные , твёрдые , сладкие , гидрофильные , кристаллизуются , имеют постоянную молекулярную массу

· Нельзя подвергнуть гидролизу

· имеют большое структурное разнообразие и высокую химическую активность , относятся к группе редуцирующих ( восстанавливающих ) сахаров

· способны к ферментативной полимеризации ( конденсации ) путём удаления молекулы воды с образованием ди - , три - тетра - и др . полисахаридов

· присуща структурная и пространственная изомерия в зависимости от положения ОН группы у пятого С атома ( 2 формы - D и L )

· В зависимости от содержания С - атомов имеют названия :

q триозы ( С₃ Н₆ О₃ )- глицерин и его производные ( молочная кислота , пировиноградная кислота -ПВК - играют роль промежуточных продуктов в процессе дыхания , фотосинтезе , углеводном обмене )

q тетрозы ( С₄ Н ₈ О₄ ) - эритроза и др . ( встречаются в природе редко , главным образом у бактерий )

q пентозы( С₅ Н₁₀ О₅ )- ксилоза , арабиноза , рибоза , рибулоза , дезоксирибоза ( молекулы способны к образованию циклических структур ) - участвуют в синтезе нуклеиновых кислот , коферментов - НАД , НАДФ , ФАД , синтезе АТФ , полисахаридов , акцептор СО₂ при фотосинтезе

q гексозы ( С₆ Н₁₂ О₆ ) - глюкоза ,фруктоза , галактоза , манноза (все гексозы являются по отношению друг к другу структурными изомерами , молекулы образуют циклические структуры : a- и b - изомеры )

- наиболее распространённые моносахариды

- дыхательный субстрат , служат первичными источниками энергии , освобождаемой при дыхании

- участвуют в синтезе олиго - и полисахаридов ( гексозанов )

Производные моносахаридов

1. Сахарные спирты :

· глицерол (глицерин ) - используется при синтезе липидов (жиров )

· маннитол - запасная форма углеводов в некоторых плодах

2.Сахарные кислоты :

· витамин С (аскорбиновая кислота )

· глюкуроновая кислота- входит в состав смолы , слизи , клеточных стенок

3.Аминосахара :

· глюкозамин - используется в синтезе хитина , входит в состав полисахаридов

· галактозамин - используется при образовании хряща

Полисахариды I порядка ( олигосахариды )

· образуются в результате реакции конденсации между моносахаридами ( обычно гексозами )

· связь между остатками моносахаридов в полисахаридах называют гликозидной связью

· содержат от 2 до 9 остатков моносахаридов, соединённых гликозидной связью

· бесцветные, кристаллические, сладкие на вкус, гидрофильные, имеют постоянную молекулярную массу

· способны к гидролизу с образованием простых сахаров ( чаще всего глюкозы и фруктозы )

· в зависимости от содержания моноз различают ди - , три - , тетра - , пента - и т. д олигосахариды

Дисахариды ( сахароза , мальтоза , лактоза )

· Общая формулаС

Глюкоза + Фруктоза = Сахароза( тростниковый сахар )

· наиболее распространена в растениях , транспортируется по флоэме

· откладывается в качестве запасного питательного вещества

· метаболически инертна

Глюкоза + Глюкоза =Мальтоза (солодовый сахар ) , образуется из крахмала в процессе его переваривания под действием фермента гликозидазы или при прорастании семян

Глюкоза + Галактоза = Лактоза ( молочный сахар ) содержится только в молоке

Трисахариды- раффиноза

Тетрасахарид - стахиоза

Полисахариды ( полиозы )

· высокомолекулярные полимеры моносахаридов ( более 10 мономерных звеньев ) , имеют огромную молекулярную массу - несколько миллионов дальтон (их цепи могут компактно свёртываться )

· мономерами являются моносахариды ( чаще гексозы , очень редко пентозы ) соединеные гликозидными связями

· практически нерастворимы в воде ( образуют коллоидный раствор ) , не имеют сладкого вкуса

· способны гидролизоваться до олиго - и моносахаридов под действием гидролаз ( гликозидазы )

· не оказывают на клетку ни осмотического , ни химического влияния

· полимеры пентоз - ( пентозаны ) - арабаны , ксиланы ( входят в состав камедей )

полимеры гексоз–( гексозаны ) - глюкозаны , инулин , гемицеллюлоза

полимеры , построенные из остатков глюкозы- глюкозаны (крахмал ,гликоген,

целлюлоза , каллоза )

· различают гомополисахариды-состоят из одинаковых остатков моносахаридов

гетерополисахариды- состоят из остатков разных моносахаридов

Крахмал-полимер глюкозы

· молекула состоит из двух компонентов - амилозы и амилопектина

n амилоза-линейные цепи из нескольких тысяч остатков глюкозы , свёрнутые в спиральную форму - окрашивается йодом в синий цвет

n амилопектин - состоит из вдвое большего количества остатков глюкозы , чем амилоза ( цепи интенсивно ветвятся ) - окрашивается йодом в красно-фиолетовый цвет

n крахмал запасается в клетках в виде крахмальных зёрен ( в хлоропластах листьев , клубнях картофеля , семенах злаков и бобовых )

n функционально является главным резервным полисахаридом растительных клеток

Гликоген -гомополисахарид глюкозы (глюкозан )

· цепи очень сильно ветвятся

· синтезируется из излишков глюкозы поглощенной пищи в животных организмах (встречается в клетках многих грибов )

· содержится в печени и мышцах ( местах высокой метаболической активности )

· способен к быстрому превращению в глюкозу под действием адреналина и глюкагона

· в клетках отлагается в виде крошечных гранул в ЭПС

· функционально является резервным полисахаридом животных и грибов ( источник глюкозы , используемой в процессе дыхания )

Целлюлоза ( клетчатка )- гомополисахарид глюкозы ( глюкозан )

· занимает первое место среди всех органических соединений на Земле

· содержит 50% всего углерода биосферы

· всю целлюлозу на Земле поставляют растения ( может быть у некоторых беспозвоночных и грибов оомицетов )

· целлюлозные волокна представляют длинные цепи из 10 000 остатков глюкозы , объединённые поперечными водородными связями вмикрофибриллы , погружённые в цементирующий матрикс из других полисахаридов ( легко пропускают воду с растворёнными в ней веществами )

· гидролизуется до глюкозы под действием фермента целлюлазы(очень редко встречается в природе , отсутствует у животных , человека и высших растений )

· при неполном расщеплении образуется дисахарид целлобиоза

· повторное вовлечение целлюлозы в круговорот углерода возможно только с участием микроорганизмов и грибов (эндосимбионты кишечника фито- и полифагов )

· функционально является важнейшим структурным компонентом растительных клеточных оболочек ( до 40% )

· служит пищей для фитофагов , бактерий и грибов

Гемицеллюлоза - гетерополисахарид из разных гексоз ( глюкоза , манноза , галактоза ) и пентоз (ксилоза , арабиноза )

· цепи не кристаллизуются и не образуют фибриллярных структур (часто образуют гели )

· являются структурным и частично запасным полисахаридом матрикса клеточной оболочки растений

Инулин -монополисахарид фруктозы

· играет роль резервного вещества в корнях и клубнях растений ( георгины )

Каллоза - аморфный полимер глюкозы

· образуется в ответ на повреждение или неблагоприятное воздействие в разных частях растений

· функционально связана с флоэмой ( ситовидными трубками )