Углеводы - это органические вещества, в структуре которых выделяют одну карбонильную группу и несколько гидроксильных групп. Углеводы всегда состоят из трех элементов – углерода, кислорода и водорода. Так сложилось, что первые исследованные углеводы имели брутто-формулу вида Сх(Н2О)у, что послужило причиной присвоения этому классу соединений названия «углеводы», т.е. буквально состоящие из углерода и воды. Сейчас известно, что не все углеводы соответствуют указанной брутто-формуле, однако название закрепилось и используется повсеместно.
Если рассматривать вещества в порядке их распространенности в живом мире, то углеводы будут занимать первое место - около 75% всего живого мира состоит из углеводов (в пересчете на сухую массу). Конечно, основной вклад в такую распространенность углеводов играют растения - их биомасса на планете больше, чем биомасса животных, и в пересчете на сухой вес содержание углеводов в них составляет до 90% (в животных не более 2-3%).
Такая же ситуация наблюдается и в пищевых продуктах. По массе, содержание углеводов в продуктах питания не столь велико, но в энергетической ценности рациона человека, по среднемировым оценкам, их доля составляет не менее 70-80%.
|
Углеводы классифицируют по степени полимеризации.
Наиболее простые - моносахариды (глюкоза, фруктоза, галактоза, арабиноза, ксилоза и др.) и дисахариды, состоящие из двух молекул моносахаридов (сахароза, лактоза, мальтоза др.). Из моносахаридов часто встречаются фруктоза (в т.ч. как более безопасная замена сахару) и глюкоза (как и фруктоза в виде сиропов широко используется в пищевой промышленности). Из дисахаридов наиболее распространенным является сахароза (обычный сахар), а также лактоза (другое название – молочный сахар, содержится в молоке).
Следующей группой идут олигосахариды, чьи молекулы состоят из нескольких (немногих) молекул моносахаридов. Самыми известными олигосахаридами являются мальтодекстрин, фрукто- и галактоолигосахариды (например, популярный сейчас инулин, обеспечивающий защиту от сахарного диабета, является фруктоолигосахаридом).
Углеводами с наибольшей молекулярной массой являются полисахариды: крахмал (запасное вещество растений), целлюлоза (структурный компонент растений), гликоген (запасное вещество животных).
Наиболее распространенным в биосфере углеводом является целлюлоза, однако организм человека ее не усваивает. Для человека главным пищевым углеводом является крахмал. Моно- и дисахариды в природе встречаются достаточно редко, хотя в современном рационе человека их доля весьма высока.
Источником углеводов в живом мире являются только растения - именно они благодаря фотосинтезу способны под воздействием солнечного света из углекислого газа и воды синтезировать углеводы. Все остальные организмы являются потребителями углеводов и могут их лишь дополнительно перерабатывать в другие углеводы, но не получать их заново.
Биологические функции углеводов многообразны:
- прежде всего, углеводы являются источником энергии: калорийность углеводов (4,1 ккал/г) хотя и уступает жирам (9,3 ккал/г), но в связи с объемом потребления они составляют основу энергетической ценности рациона человека (70-80%);
- углеводы выполняют структурную функцию: являются каркасным элементом многих структур (мембран, сложных молекул с включением белков, и пр.);
- углеводы обеспечивают необходимое осмотическое давление биологических жидкостей (в частности, крови);
- углеводы входят в состав многих сложных веществ, жизненно необходимых организму (например, нуклеотидов), а также рецепторов.
|