изображение Виды углеводов в природе

Виды углеводов в природе

25 апреля 2019 г. 225

Углеводы давнее общепризнанное название этого класса веществ, складывается из слов «уголь» (т.е. углерод) + «вода». Этим термином можно охарактеризовать большинство углеводов, но не все.

Они могут представлять собой полимерные соединения, и в зависимости от количества структурных элементов в молекуле существуют следующие виды углеводов:

  • Моносахариды
  • Олигосахариды
  • Полисахариды

Классификация моносахаридов (моноз) и их характеристики

Являются производными многоатомных спиртов, типичными представителями которых являются сорбит, дульцит и маннит, при окислении которых можно получить глюкозу, галактозу и маннозу, соответственно.

Это простые виды углеводов, не требующие переваривания (при попадании в организм с пищей) и элементарные строительные блоки для формирования более сложных сахаров.

Эти виды углеводов присутствуют в природе в форме двух изомеров - L и D. Биологическую роль играют только D стереоизомеры.

Содержат карбонильную группу, альдегидную и кетонную. В зависимости от количества атомов углерода в название включаются следующие окончания: диозы, триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы. В биохимии применяется следующая классификация простых видов углеводов (моносахаридов):

Альдозы

Альдозы

  • Гликольальдегид (альдодиоза). Промежуточный продукт метаболизма. Выступает предшественником некоторых веществ, например глицина. Образуется при разрушении пуринов. Участвует в пентозофосфатом (альтернативном) пути окисления глюкозы.
  • Глицеральдегид (альдотриоза). Важный посредствующий продукт в процессах метаболизма других видов простых углеводов (глюкозы) и клеточного дыхания, выступает в качестве производного глицеральдегид-3-фосфата.
  • D-эритроза и D-треоза (альдотетрозы). Эритроза в качестве эритрозо-4-фосфата принимает участие в углеводном обмене.
  • D-рибоза, D-арабиноза, D-ксилоза, D-ликсоза (альдопентозы). Рибоза - важный вид простого углевода, входит в состав молекул ДНК, РНК, АТФ. Арабиноза и ксилоза широко распространены в растениях, первая применяется в пищевой промышленности как подсластитель, производная второй - вместо лимонной кислоты. Ликсоза имеет значение только для небольшой группы бактерий.
  • D-аллоза, D-альтроза, D-глюкоза, D-манноза, D-гулоза, D-идоза, D-галактоза, D-талоза (альдогексозы). Наиболее встречающиеся виды углеводов, из которых всем известная глюкоза является самым распространенным моноуглеводом и играет основную роль в энергообеспечении организма человека.
    Манноза распространена повсеместно в полисахаридах, не участвует в метаболизме человека, может применяться в лечении бактериальных циститов и уретритов. Из галактозы состоит молочный сахар и помимо этого широко распространена в природе.
  • Альдогептозы и более высшие альдозы - эти виды углеводов в природе практически не встречаются и в метаболизме не участвуют.
Кетозы

Кетозы

  • Дигидроксиацетон (кетотриоза). В качестве фосфата принимает участие в гликолизе.
  • D-эритрулоза (кетотетроза). Компонент многих красных ягод или малиновый сахар, этот вид углеводов нашёл применение в косметике.
  • D-рибулоза, D-ксилулоза (кетопентозы). Риболозо-1,5-фосфат и ксилулоза участвуют в процессах обмена веществ, пентозофосфатном цикле.
  • D-псикоза, D-фруктоза, D-сорбоза, D-тагатоза (кетогексозы). Фруктоза распространена в сладких фруктах, совместно с глюкозой - другим видом углеводов в продуктах: пищевом сахаре, мёд почти на 80% состоит из неё.
    Сорбозу применяют в промышленном синтезе аскорбиновой кислоты, а распространена в некоторых растениях, например в ягодах рябины.
    Тагатоза встречается в некоторых фруктах, овощах, молоке и пр., применяется в качестве подсластителя.
  • D-альтрогептулоза, D-манногептулоза и прочие кетогептозы. Первая является одним из метаболитов при окислении глюкозы и синтезе гексоз. Вторая ингибирует процессы окислительного фосфорилирования глюкозы, выработку инсулина и синтез жирных кислот.
  • Кетооктозы и более высшие кетозы. В рамках биологической роли для организма человека эти виды углеводов не рассматриваются.

Наибольшее распространение в человеческом организме имеют такие виды простых углеводов как пентозы и гексозы. Основную массу составляют естественно глюкоза и в меньшей степени рибоза.

Из всех перечисленных моноз в природе в свободном виде встречаются лишь глюкоза и фруктоза и то в небольших количествах. В основном они присутствуют в составе более сложных олиго- или полимерных соединений.

Олигосахариды

Олигосахаридами называют полимерные молекулы моносахаридов, эти виды углеводов содержат от 2 до 10 их остатков.

Основными олигосахаридами, поступающими с пищей в организм человека являются следующие:

    Сахароза

  • Сахароза или пищевой сахар. Дисахарид (глюкоза + фруктоза), получаемый в основной своей массе из сахарной свеклы и сахарного тростника.
  • Лактоза

  • Лактоза или молочный сахар. Галактоза + глюкоза. Содержится в коровьем, козьем молоке, а также в молоке кормящих женщин.
  • Мальтоза

  • Мальтоза и изомальтоза. Это дисахариды частично разложенного крахмала при пищеварении в кишечнике. Также присутствуют в пивном солоде. В них 2 остатка глюкозы соединены разными гликозидными связями друг с другом.

Несмотря на то, что с пищей в организм поступают разные простые виды углеводов (монозы), все они превращаются в глюкозу, чтобы не плодить дополнительных ферментов для их метаболизма.

Это происходит в печени и частично в кишечнике. Часть галактозы используется гликолипидах мембран нервных клеток мозга.

Полисахариды

Классификация полисахаридов в организме человека

Полисахариды это высокомолекулярные соединения моносахаридов. Эти виды углеводов могут включать монозы одного типа (гомополисахариды) или разные (гетерополисахариды), различия могут быть в связях мономеров друг с другом и в их последовательности.

Гетерополисахариды в организме человека представлены в основном гликозамингликанами или мукополисахаридами.

Ниже представлена классификация полисахаридов, находящихся в организме человека, в котором содержатся следующие виды этих сложных углеводов:

  • Гликоген в мышцах и печени является гомополимером и резервным источником глюкозы, которая в случае необходимости отщепляется от полимерных цепей. Немного его содержится в почках, головном мозге и иммунных клетках.
  • Гиалуроновая кислота в соединительной ткани. Является гетерополимером (глюкуроновая кислота + глюкозамин).
    Глюкозамин это моносахарид, включающий в свой состав азотную группу, по сути, является аминосахаром, который синтезируется в организме из глюкозы.
    Гиалуроновая кислота входит в состав протеингликанов (основного компонента хрящевого и межклеточного матрикса), в свободной форме присутствует в синовиальной (суставной) жидкости, хрусталике глаза и др.
    Благодаря свойству гидратироваться (связывать воду) этот вид углеводов в организме человека обеспечивает тургор (наполнение) тканей (кожных покровов в частности), а также является смазывающим и амортизационным компонентом, защищающим от повреждений.
  • Хондроитинсульфат. Самый распространённый вид сложных углеводов (полисахаридов) в организме человека - это гликозамингликан, гетерополимерными компонентами которого являются глюкуроновая кислота + галактозаминсульфат (сульфатированный аминосахар галактозамин).
    Является основным компонентом хрящевых протеогликанов. Его крупные молекулы также связывают воду, находясь в связках, сухожилиях и хрящах, и тем самым обеспечивая их большую эластичность и прочность.
    Запускает восстановительные процессы хрящевой ткани. Содействует процессу отложения кальция в костной ткани. Встречается также в составе соединительных тканей в артериях, коже и др.
  • Дерматансульфат. Содержит повторяющийся дисахарид (идуроновая кислота + галактозаминсульфат). Этот вид углеводов в основном входит в состав протеингликанов межклеточного матрикса кожи, кровеносных сосудов и сердечных клапанов, а также в других тканях (хрящах, межпозвоочных дисках и пр.).
  • Кератансульфат. Имеют в составе множество компонентов: помимо дисахарида (галактоза + галактозаминсульфат) содержит фукозу, маннозу и сиаловую кислоту. Также как и другие гликозамингликаны обеспечивают стабильность соединительных тканей.
  • Гепарин и гепарансульфат. Дисахарид состоит из глюкоронатсульфата и галактозаминсульфата. В гепарине больше сульфатных групп. Синтезируется в тучных клетках (разновидность соединительнотканных клеток).
    Основное назначение - является антикоагулянтом (противосвёртывающим агентом крови). Больше всего этот вид углеводов распространён в лёгких, печени и коже. Гепарансульфат содержится в базальных мембранах в протеингликанах.

Комментарии ()