Что такое углеводы биология: Биология Углеводы

Биология Углеводы

Наиболее распространенной на Земле группой органических соединений являются углеводы, или сахариды.  Они входят в состав клеток всех живых организмов.

Углеводы — это соединения углерода, водорода и кислорода, причём на 1 атом кислорода, как правило, приходится 2 атома водорода, иначе говоря, соотношение водорода и кислорода в молекуле углевода равно 2:1, как в воде.

Мономерами сложных углеводов является глюкоза. Несколько остатков простых сахаров могут объединяться между собой и образовывать молекулы сложных углеводов.

Общая формула таких углеводов 

Углеводы являются первичным продуктом фотосинтеза. Животные и человек не синтезируют углеводы и получают их с пищей. Поэтому в клетках животных содержание глюкозы невелико — от 1 до 5%, а в растительных клетках может достигать 90%.

По строению молекулы углеводы разделяют на 3 класса:

моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды, или простые сахара – хорошо растворимые в воде бесцветные кристаллы, имеющие ярко выраженный сладкий вкус. Молекулы моносахаридов могут находиться в природе как в свободной форме, так и служить мономерами для более сложные углеводов.

Наиболее важными для организмов являются простые сахара:

-молекулы глюкозы являются мономерами таких полисахаридов, как крахмал, гликоген, целлюлоза;

-фруктоза, входящая в состав клеток растений;

-галактоза – мономер лактозы, или молочного сахара;

-рибоза, входящая в состав РНК, АТФ, некоторых ферментов и витаминов,

—

дезоксирибОза – важный компонент молекул ДНК.

Олигосахариды образованы двумя или несколькими моносахаридами. Большинство из них растворимы в воде и имеют сладкий вкус. Если сахариды образованы двумя моносахаридами, то их называют дисахариды. Они имеют наиболее широкое распространение. Это сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар) и лактоза (молочный сахар).

Полисахариды — высокомолекулярные соединения, содержат в составе своей молекулы десятки и даже тысячи моносахаридных звеньев. Полисахаридами являются крахмал, гликоген, хитин, целлюлоза и другие. Эти вещества не имеют сладкого вкуса и не растворимы в воде. Сладкий вкус и растворимость понижаются с увеличением числа мономеров в молекуле углевода.

Углеводы входят в состав всех без исключения клеток живых организмов и выполняют в них жизненно важные функции.

Основная функция углеводов – энергетическая. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 кДж энергии, которая расходуется на процессы жизнедеятельности организма.

В отличие от жиров, углеводы окисляются с выделением энергии значительно быстрее. За счет углеводов обеспечивается 56-58% потребности организма в энергии.

Строительная (или структурная) функция заключается в том, что углеводы используются в качестве строительного материала.

Например, целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений и придаёт им прочность.

Хитин укрепляет клеточные стенки грибов и некоторых животных, а членистоногие используют хитин как компонент внешнего скелета.

Такие углеводы, как крахмал и гликоген (животный крахмал), могут накапливаться в клетках, а затем использоваться в качестве источника энергии. Таким образом выполняя запасающую функцию.

Углеводы, входящие в состав клеточных мембран, позволяют клеткам одного типа распознавать друг друга, выполняют сигнальную функцию. Клетки злокачественных опухолей утрачивают способность узнавать друг друга. Выяснение механизмов сигнальной функции клеток может иметь важное значение для разработки лекарств от рака.

Некоторые растения (вишни, сливы) при повреждении веток или стволов выделяют камЕдь – смолы, являющиеся производными углеводов. Камедь препятствует проникновению в рану микроорганизмов. В этом заключается

защитная функция углеводов.

Углеводы (тема биологии, 9 класс)

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 2195.

4.7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 2195.

Сложные органические вещества, содержащие углерод и являющиеся главным источником энергии в живых организмах, называются углеводами. Термин предложен химиком Карлом Шмидтом в 1844 году.

Строение

По-другому углеводы называются сахарами. Они состоят из углерода, водорода и кислорода. Углеводы могут содержать карбонильную группу (=С=O) или альдегидную группу (-CHO). Общая формула – Cn(Н2О)m, где n и m – не менее 3.

Сахара бывают простые и сложные. Простые состоят из одной молекулы или структурной единицы, которая называется сахаридом. Они имеют форму кристаллов и сладкий привкус. Быстро растворяются в воде.

В зависимости от количества атомов углерода в одной молекуле различают несколько групп углеводов.
Часто встречается две группы:

• пентозы с пятью атомами углерода;
• гектозы с шестью атомами углерода.

Рис. 1. Пентозы и гектозы.

Сложные сахара объединяют несколько моносахаридов. Могут образовывать длинные и ветвистые цепочки (гликаны).

В графической формуле углевода обозначение углерода (С) не пишется, а обозначается геометрической фигурой. Количество углов соответствует количеству углерода в молекуле.

Виды

Выделяют три вида углеводов, которые отличаются количеством структурных единиц. Описание каждой группы углеводов представлено в таблице.

Вид	Общая формула	Особенности	Примеры
Моносахариды	Cn(Н2О)n	Содержат одну структурную единицу (от 2 до 6 атомов углерода). Входят в состав АТФ, РНК, ДНК, мёда, фруктов	– Глюкоза; – галактоза; – фруктоза; – рибоза; – дезоксирибоза
Олигосахариды	Cmh3nOn	Содержат от двух до десяти сахаридов. Различают гомоолигосахариды, содержащие одинаковые моносахаридные остатки, и гетероолигосахариды, содержащие разные моносахариды. Входят в состав тростникового сахара, молока	– Сахароза; – целлобиоза; – рафиноза; – акарбоза
Полисахариды	Cnh3mOm	Содержат множество структурных единиц, могут включать несколько тысяч сахаридов. Не растворяются в воде, не имеют сладкого вкуса. Играют роль строительного материала или резерва энергии	– Целлюлоза; – гликоген; – крахмал; – хитин; – муреин

Моносахариды относятся к простым сахарам, олигосахариды и полисахариды – к сложным.

Рис. 2. Моносахариды и полисахариды.

Одной из важнейших групп углеводов являются дисахариды, относящиеся к олигосахаридам и содержащие два моносахаридных остатка.
Наиболее известные и важные из них:

• лактоза – содержит глюкозу и галактозу;
• сахароза – состоит из фруктозы и глюкозы;
• мальтоза – образуется из двух молекул глюкозы.

Рис. 3. Дисахариды.

Химическая формула всех дисахаридов – C12h32O11.

Молекулы отличаются связями и структурой. При гидролизе образуется две молекулы глюкозы:

C12h32O11 + Н2О → 2С6Н12О6

Лактоза содержится в молоке и используется для изготовления детского питания. Сахароза – привычный сахар, употребляемый в пищу. Мальтоза входит в состав зёрен.

Функции

Углеводы активно участвуют в обмене веществ.
Основными функциями углеводов являются:

• обеспечение энергией – распад грамма углеводов даёт 17,6 кДж;
• запас энергии – крахмал (в растениях) и гликоген (в животных) являются энергетическими резервами;
• построение организма – целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин – грибов и членистоногих, муреин – бактерий;
• участие в пластическом обмене – входят в состав ДНК, РНК, АТФ.

Что мы узнали?

Биология 9-10 класса включает тему, посвящённую строению и значению углеводов. Полимеры содержат углерод и участвуют в биохимических реакциях организма. Выделяют простые углеводы (моносахариды) и сложные (олигосахариды и полисахариды). Моносахариды и олигосахариды сладкие на вкус и растворимые в воде. Полисахариды не растворяются в воде, выполняют энергетическую и структурную функции. Углеводы – главный источник энергии при метаболизме.

Тест по теме

Доска почёта

Чтобы попасть сюда — пройдите тест.

• Элисс Хаж

  10/10

• Александр Котков

  10/10

• Al Kapone

  9/10

• Милана Райкова

  10/10

• Абдишукур Ашуров

  10/10

• Тит Толстоухов

  10/10

• Камила Ким

  10/10

• Kira Malec

  7/10

• Альбина Димитрова

  9/10

• Данил Строкач

  10/10

Оценка доклада

4.

7

Средняя оценка: 4.7

Всего получено оценок: 2195.

---

А какая ваша оценка?

примеров углеводов | Biology Dictionary

Рецензировано: BD Editors

Углеводы считаются наиболее распространенными органическими веществами в природе. Их можно разделить на две основные группы; простые углеводы (или сахара ) и сложные углеводы (AKA крахмалы ).

Типичные 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 представляют собой класс органических соединений, в основном состоящих из атомов углерода (C), кислорода (O) и водорода (H). Они образуются в результате фотосинтеза, процесса, в котором зеленые растения используют энергию солнечного света для превращения углекислого газа и воды в глюкозу (простой сахар).

Углеводы можно разделить на две основные группы. Это простые углеводы ( сахара ) и сложные углеводы ( крахмалы ).

Простые углеводы (сахара)

Пищевые продукты, содержащие простые сахара

Простые углеводы также известны как сахара. Они используются организмом как источник быстро высвобождаемой энергии и естественным образом содержатся в таких продуктах, как фрукты и молоко. Рафинированный сахар — это переработанный сахар, который содержится в пищевых продуктах, таких как столовый сахар, конфеты и газированные напитки.

Простейшие виды углеводов называются моносахаридами (буквально означает один сахар ). Моносахариды представляют собой углеводные мономеры и могут быть связаны друг с другом, образуя 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 находится связанной с другими сахарами, например, лактоза ( молочный сахар ).

Дисахариды — еще один тип простых углеводов. Дисахарид означает два сахара; , следовательно, они состоят из двух моносахаридов, соединенных вместе гликозидная связь. Гликозидные связи образуются между сахарами в результате химической реакции, называемой реакцией конденсации (она же 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 зелеными растениями в качестве молекулы для хранения энергии 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 злаках. Он также содержится в некоторых фруктах, таких как персики и груши. Мальтоза состоит из двух молекул глюкозы, соединенных вместе.

Мальтоза содержится в зернах

Сложные углеводы (крахмалы)

Сложные углеводы также известны как крахмалы. Они представляют собой полисахариды (что означает множество сахаров ) и состоят из большого количества молекул глюкозы, которые соединены вместе 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 избытка глюкозы, образующейся в процессе фотосинтеза. Он используется растениями в качестве запасной молекулы пищи и содержится в хлоропластах (где он хранится в виде гранул) или в клубнях (например, картофеле) или корнях некоторых растений ( как маниока).

Крахмалы содержатся во многих продуктах питания, включая зерновые и зерновые продукты (такие как хлеб, макароны, пшеница и овес), некоторые овощи (такие как картофель, кабачки и кукуруза) и бобовые (такие как 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 человека) и различных микроорганизмов (таких как бактерии и грибы). У людей он в основном находится в печени и мышцах.

Целлюлоза

Целлюлоза (она же волокно ) представляет собой структурный материал, содержащийся в стенках клеток растений. Он очень жесткий и используется для сохранения формы растительных клеток и защиты их содержимого.

Целлюлоза содержится в клеточных стенках.

Многие животные (например, коровы, лошади и коалы) могут переваривать целлюлозу, но у людей нет необходимого для этого фермента. Тем не менее, клетчатка необходима для здорового пищеварения у людей, так как помогает пище двигаться по пищеварительному тракту. Целлюлоза в рационе называется клетчатка ).

Как организм использует углеводы?

Как простые, так и сложные углеводы используются организмом в качестве источника энергии. Во время пищеварения гликозидные связи, удерживающие моносахариды вместе, разрушаются в результате реакций гидролиза. Молекулы глюкозы (известные также как «сахар в крови») высвобождаются и превращаются в энергию, которая затем используется для обеспечения реакций во всех клетках организма. Любой избыток глюкозы хранится в печени или мышцах в виде гликогена.

Процитировать эту статью

MLAAPAChicago

Редакторы Biologydictionary.net. «Примеры углеводов». Biology Dictionary , Biologydictionary.net, 12 января 2021 г., https://biologydictionary.net/examples-of-carbohydrates/.

Редакторы Biologydictionary.net. (2021, 12 января). Примеры углеводов. Получено с https://biologydictionary.net/examples-of-carbohydrates/

Biologydictionary.net Editors. «Примеры углеводов». Биологический словарь. Biologydictionary.net, 12 января 2021 г. https://biologydictionary.net/examples-of-carbohydrates/.

Подпишитесь на нашу рассылку новостей

Углеводы — MHCC Biology 112: Биология для медицинских работников

Углеводы представляют собой макромолекулы, с которыми большинство потребителей в некоторой степени знакомы. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «загружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы убедиться, что у них достаточно энергии для соревнований на высоком уровне. Углеводы, по сути, являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи являются естественными источниками углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, через глюкозу, простой сахар. Углеводы также выполняют другие важные функции в организме человека, животных и растений.

Рисунок 1  Хлеб, макаронные изделия и сахар содержат большое количество углеводов. («Продукты из пшеницы» Министерства сельского хозяйства США находятся в общественном достоянии)

Углеводы могут быть представлены стехиометрической формулой (CH ₂ O) _n , где n — количество атомов углерода в молекуле. Другими словами, отношение углерода к водороду и кислороду составляет 1:2:1 в молекулах углеводов. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («карбо») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы делятся на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды (моно- = «один»; сахар- = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах число атомов углерода обычно колеблется от трех до семи. Большинство названий моносахаридов заканчиваются суффиксом -ose.

Химическая формула глюкозы C ₆ H ₁₂ O ₆ . Для человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания энергия высвобождается из глюкозы, и эта энергия используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения энергетических потребностей растения. Избыток глюкозы часто откладывается в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, питающимися растениями.

Галактоза (часть лактозы или молочного сахара) и фруктоза (содержащаяся в сахарозе во фруктах) являются другими распространенными моносахаридами. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметрического углерода. В пределах одного моносахарида все атомы связаны друг с другом прочными ковалентными связями.

Рисунок 2 Глюкоза, галактоза и фруктоза — все это гексозы. Они являются структурными изомерами, то есть имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но другое расположение атомов. Линии между атомами представляют собой ковалентные связи.

Дисахариды

Дисахариды (ди- = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). Во время этого процесса гидроксильная (ОН) группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь, которая соединяет два моносахарида вместе.

Распространенные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу (рис. 3). Лактоза – это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. Он образуется в результате реакции дегидратации между молекулами глюкозы и галактозы, в результате которой удаляется молекула воды и образуется ковалентная связь. связаны ковалентной связью. В природе содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы, соединенных ковалентной связью. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза, или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы, также связанных ковалентной связью.

Рисунок 3 Общие дисахариды включают мальтозу (зерновой сахар), лактозу (молочный сахар) и сахарозу (столовый сахар).

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных гликозидными связями, известна как полисахарид (поли- = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать различные типы моносахаридов. Все моносахариды связаны между собой ковалентными связями. Молекулярная масса может составлять 100 000 дальтон или более в зависимости от количества присоединяемых мономеров. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются основными примерами полисахаридов.

Крахмал  представляет собой запасенную форму сахаров в растениях и состоит из смеси амилозы и амилопектина (оба полимеры глюкозы). По сути, крахмал представляет собой длинную цепь мономеров глюкозы. Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы сверх непосредственных энергетических потребностей растений хранится в виде крахмала в различных частях растений, включая корни и семена. Крахмал в семенах обеспечивает пищу для зародыша по мере его прорастания, а также может служить источником пищи для людей и животных. Крахмал, потребляемый человеком, расщепляется ферментами, такими как слюнные амилазы, на более мелкие молекулы, такие как мальтоза и глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Гликоген представляет собой запасную форму глюкозы у человека и других позвоночных и состоит из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Всякий раз, когда уровень глюкозы в крови снижается, гликоген расщепляется с высвобождением глюкозы в процессе, известном как гликогенолиз.

Рисунок 4 Амилоза и амилопектин представляют собой две разные формы крахмала. Амилоза состоит из неразветвленных цепей мономеров глюкозы. Амилопектин состоит из разветвленных цепей мономеров глюкозы. Благодаря способу соединения субъединиц цепи глюкозы имеют спиральную структуру. Гликоген (не показан) похож по структуре на амилопектин, но более разветвлен.

Целлюлоза — самый распространенный природный биополимер. Клеточная стенка растений в основном состоит из целлюлозы; это обеспечивает структурную поддержку клетки. Древесина и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы (рис. 5).

Рисунок 5 В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается по отношению к следующему, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Углеводы выполняют различные функции у разных животных. Членистоногие (насекомые, ракообразные и другие) имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела (как у пчелы на рис. 6). Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, который представляет собой полисахарид, содержащий азот. Он состоит из повторяющихся звеньев N-ацетил- β -d-глюкозамина, модифицированного сахара. Хитин также является основным компонентом клеточных стенок грибов; грибы не являются ни животными, ни растениями и образуют собственное царство в области Эукария.