Моносахариды, строение, источники, основные представители, их биохимические функции
Название «моносахариды» с греческого переводится как «одиночный сахар». Эти простые углеводы состоят из одного элемента и не могут быть разбиты на более мелкие блоки. Моносахариды являют собой самую простую форму углеводов, но они могут объединяться, образовывая более сложные соединения. Например, 2 моносахарида создают дисахариды, соединение от 3 до 10 элементов – это уже олигосахариды, а 11 больше моносахаридов, связанных воедино, образуют полисахариды.
Исследователям впервые удалось получить глюкозу в 1811 году: русский ученый Константин Сигизмунд гидролизовал это вещество из крахмала, а через 33 года другой русский ученый К. Шмидт придумал углеводам их название.
Органические соединения данного класса – это самый быстрый источник энергии.
Но для начала важно сказать, что существует две формы этих веществ:
· открытая (оксоформа);
· циклическая.
Моносахариды открытой формы – это вещества, молекула которых состоит из карбонильной и нескольких гидроксильных групп. Это значит, что они могут быть альдегидоспиртами и кетоноспиртами. Отсюда и названия групп – альдозы и кетозы.
Моносахариды циклической формы могут создавать так называемые циклы, замыкаясь в кольца. Этот вид вещества более устойчив, поэтому и в природе они представлены в большем количестве.
Кроме того, моносахариды различают по длине углеродной цепи (количеству атомов углерода). Отсюда и систематизация веществ на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и так далее.
Примеры продуктов, содержащих моносахариды:
· фрукты и фруктовые соки (глюкоза, фруктоза);
· мед (глюкоза, фруктоза);
· сиропы (глюкоза, фруктоза);
· десертные вина (глюкоза, фруктоза);
· напитки (безалкогольные, энергетики, ликеры), шоколад, молочные десерты (в основном глюкоза).
ВИДЫ МОНОСАХАРИДОВ
1. Глюкоза. Это самый распространенный представитель класса простых углеводов. Название этого моносахарида с древнегреческого обозначает «сладкий», а в химии глюкоза известна также под названием «виноградный сахар». В природных условиях образуется в результате фотосинтеза. Также производится из полисахаридов, таких как целлюлоза и крахмал, в результате гидролиза и ферментирования. В процессе ферментирования глюкозы образовываются диоксид углерода и этиловый спирт. Содержится в виноградном соке, фруктах, а также есть в крови. Это вещество с формулой С6Н12О6представляет собой сладкие белые кристаллы, которые довольно легко растворяются в воде. Глюкоза является главным поставщиком энергии для мозга. Соединение поступает в организм с плодами и ягодами, может синтезироваться при расщеплении крахмала, дисахаридов пищи. Основные функции глюкозы: питание работающих мышц, в частности, сердечной, для образования запасов гликогена в печеночной ткани, поддержания сахара в пределах нормы. При пиковых нагрузках используется в качестве источника энергии, высвобождаясь из аминокислот и триглицеридов.
2. Фруктоза. Свое второе название – «плодовый, или фруктовый сахар» – фруктоза получила из-за того, что содержится преимущественно в ягодах и фруктах. А вот химики называют это вещество левулозой. Является компонентом сахарозы и лактулозы. И хоть во многих плодах фруктоза содержится в паре с глюкозой, но плодовый сахар является более сладким веществом. Это легкоусвояемый, самый сладкий углерод, обладающий такими же свойствами, что и глюкоза. После поступления в кровь, фруктоза медленнее всасывается в кишечнике, однако очень быстро выводится из кровяного русла. До 80 % вещества задерживается в печени. Фруктоза, по отношению к глюкозе, легче трансформируется в гликоген, отличается большей сладостью, не перенасыщает кровь сахаром. Основные источники моносахарида: мед, черная смородина, персики, яблоки, груши, малина, арбузы.
Активно применяется для производства мороженого, как вещество, предотвращающее песчанистость.
3. Галактоза. Представляет собой продукт расщепления лактозы (главного углевода молока). В свободной в форме соединение не встречается, но гидролизуется из лактозы, которая содержится в молоке. Хотя галактоза не так активно растворяется в воде и является менее сладким веществом, чем глюкоза, она имеет ряд других преимуществ. В частности, образует гликолипиды и гликопротеины, которые содержатся во многих тканях.Также при определенных обстоятельствах способна переходить в галактуроновую или аскорбиновую кислоту. В женском организме галактоза может воспроизводиться из глюкозы, чтобы дальше трансформироваться в лактозу, содержащуюся в молочных железах. Галактоза обладает разными уникальными свойствами. В частности, она способствует более быстрой потери и затем удержанию веса, служит профилактическим средством против диабета у взрослых. Также является стабильным источником энергии для спортсменов и работающих физически.
4. Рибоза. Моносахарид входит в строение нуклеиновых кислот, а его производная – дезоксирибоза в молекулу ДНК. Рибоза участвует в аэробном энергообмене, определяет структуру генов, хромосом, ускоряет усвояемость креатина, борется со свободными радикалами, увеличивает работоспособность и выносливость.
В природе чаще всего моносахариды встречаются в молекулах, содержащих пять углеводных атомов (пентозы) или шесть (гектозы).
От функциональных групп моносахаридов зависят и их свойства.В результате окисления моносахаридов создаются разные классы кислот. Альдоновые кислоты – последствие окисления альдегидной группы С1 –атома до карбоксильной группы. Альдаровые кислоты возникают после окисления альдегидной группы или первичной спиртовой С6— атома углерода. Альдуроновая кислота создается вследствие окисления первичной спиртовой группы С6-углерода.
Восстановление моносахаридов под воздействием ферментов или других веществ сопровождается образованием полиспиртов, например, сорбитола или рибитола. Последний, кстати, является компонентом витамина В2.