Углеводы клетки

Углеводы клетки

Углеводы — органические вещества, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода, причём водород и кислород чаще всего находятся в том же соотношении, что и в воде (2:1). Общая формула многих углеводов C_n(H_2O)_m. В клетке углеводы выполняют энергетическую, структурную и запасающую функции и составляют до 1–2% массы животной клетки и до 90% сухой массы растительной.

Классификация углеводов

По числу мономеров углеводы делят на три группы. Моносахариды — простые сахара, не подвергающиеся гидролизу: глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза. Дисахариды образуются при соединении двух моносахаридов: сахароза (глюкоза + фруктоза), мальтоза, лактоза. Полисахариды — длинные цепи из множества моносахаридов: крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин.

Группа	Примеры	Функция
Моносахариды	глюкоза, рибоза	источник энергии, входят в нуклеотиды
Дисахариды	сахароза, лактоза	транспорт и запас энергии
Полисахариды	крахмал, целлюлоза	запас веществ, опора

Функции углеводов

Главная функция — энергетическая: при полном окислении 1 г углеводов выделяется около 17,6 кДж энергии. Глюкоза — основной субстрат клеточного дыхания. Запасающая функция реализуется через крахмал у растений и гликоген у животных и грибов. Структурная функция: целлюлоза образует клеточную стенку растений, хитин — наружный скелет членистоногих и стенки клеток грибов.

Рассмотрим образование дисахарида на схеме реакции конденсации:

глюкоза + фруктоза → сахароза + H_2O

При этом между мономерами возникает гликозидная связь, а выделяется молекула воды. Обратный процесс — гидролиз — идёт с присоединением воды и расщеплением связи.

Различия крахмала и целлюлозы

Оба полисахарида состоят из остатков глюкозы, но различаются типом связи между мономерами. В крахмале связи такого типа, что ферменты человека легко расщепляют цепь, поэтому крахмал усваивается и служит важнейшим источником энергии в питании. Целлюлоза имеет иной тип связи, и пищеварительные ферменты человека её не разрушают — она работает как пищевое волокно, улучшая работу кишечника. У жвачных животных целлюлозу переваривают бактерии-симбионты, поэтому коровы способны питаться травой.

Роль углеводов в организме и природе

Глюкоза — главный источник энергии для клеток мозга и эритроцитов. Её уровень в крови постоянно регулируется гормонами инсулином и глюкагоном. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав нуклеотидов и потому участвуют в построении РНК и ДНК. Углеводы образуют и опорные структуры: целлюлозная клеточная стенка придаёт прочность растениям, а хитиновый покров защищает насекомых. Кроме того, углеводы соединяются с белками и липидами, образуя гликопротеины и гликолипиды клеточной мембраны, которые участвуют в узнавании клеток.

Растения синтезируют углеводы в ходе фотосинтеза из углекислого газа и воды, запасая в них энергию солнца. Затем эта энергия высвобождается при дыхании всех живых организмов. Таким образом, углеводы — ключевое звено в потоке энергии в биосфере.

Частые ошибки. Не путайте: целлюлоза и крахмал состоят из одной и той же глюкозы, но различаются строением цепи и типом связи. Углеводы дают меньше энергии на грамм, чем жиры (38,9 кДж против 17,6 кДж), зато расщепляются быстрее и поэтому служат «быстрым топливом».

Кратко о главном

• Углеводы — соединения углерода, водорода и кислорода с общей формулой C_n(H_2O)_m.
• Делятся на моно-, ди- и полисахариды.
• Функции: энергетическая, запасающая, структурная.
• Крахмал и гликоген — запас, целлюлоза и хитин — опора.