Краткое содержание: Параграф § 9 / Биология 10 класс

Структура и функции углеводов

Углеводы — это сахаристые и сахароподобные органические соединения, общая формула которых часто представляется как \( \text{C}_{n}(\text{H}_{2}\text{O})_{m} \). Они составляют значительную часть массы растительных клеток (до 90%) и являются основным материалом для строительства и запаса питательных веществ. В животных клетках содержание углеводов, как, например, в клетках печени, колеблется в пределах 1–5%.

Моносахариды

Моносахариды, или простые сахара, состоят из 3–8 атомов углерода, соединенных в цепь. Среди них наиболее распространены пентозы (с пятью атомами углерода, как рибоза и дезоксирибоза) и гексозы (с шестью атомами углерода, как глюкоза и фруктоза). В организме они могут существовать как в виде гидроксильных (спиртовых) и карбонильных (альдегидных или кетонных) групп, так и в циклической форме. Рибоза (\( \text{C}_{5}\text{H}_{10}\text{O}_{5} \)) и дезоксирибоза (\( \text{C}_{5}\text{H}_{10}\text{O}_{4} \)) являются компонентами нуклеиновых кислот, которые участвуют в хранении и передаче наследственной информации.

• Глюкоза (\( \text{C}_{6}\text{H}_{12}\text{O}_{6} \)) — важнейший источник энергии для клеток. Ее циклические формы могут иметь \(\alpha \)- или \(\beta \)-конфигурацию.

Дисахариды

Дисахариды образуются в результате соединения двух остатков простых сахаров, например, глюкозы и фруктозы, и имеют общую формулу \( \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \). Они, как и моносахариды, представляют собой бесцветные кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде и сладкие на вкус.

• Сахароза (свекловичный сахар) состоит из остатков глюкозы и фруктозы.
• Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков глюкозы.
• Лактоза (молочный сахар) состоит из остатков глюкозы и ее изомера галактозы.

Полисахариды

Полисахариды (высокомолекулярные вещества) — это полимеры, в которых мономеры, чаще всего остатки глюкозы, многократно повторяются. Они, в отличие от моно- и дисахаридов, не имеют сладкого вкуса, плохо растворяются или не растворяются в воде и не поддаются гидролизу так легко.

• Крахмал и Гликоген состоят из \(\alpha \)-глюкозы. Крахмал является запасающим углеводом у растений, а гликоген — у животных и грибов. Они выполняют запасающую функцию.
• Целлюлоза (клетчатка) состоит из \(\beta \)-глюкозы, и ее мономеры связаны в полимерных молекулах \(\beta \)-гликозидной связью. Это прочное, волокнистое вещество, практически нерастворимое и трудно расщепляемое. Целлюлоза выполняет структурную функцию, образуя основу клеточных стенок растений.
• Хитин — структурный полисахарид, образующий основу клеточных стенок грибов и экзоскелета членистоногих.

Функции углеводов

Углеводы выполняют несколько ключевых функций:

• Энергетическая функция: При окислении 1 грамма углеводов выделяется \( 17.6 \) кДж энергии. Углеводы расщепляются быстрее, чем жиры, и являются основным и легкодоступным источником энергии для клетки.
• Запасающая функция: Крахмал (у растений) и гликоген (у животных) служат запасными формами энергии.
• Структурная функция: Целлюлоза формирует клеточные стенки растений, а хитин — клеточные стенки грибов и покровы членистоногих.