"Биология. Общая биология. Профильный уровень", Захаров В.Б.
Углеводы — органические вещества, состоящие преимущественно из углерода, водорода и кислорода. Они входят в состав клеток, служат быстрым источником энергии, запасаются в организме и образуют прочные структуры. По сложности строения углеводы делят на моносахариды, дисахариды и полисахариды. К первым относятся глюкоза и рибоза, ко вторым — сахароза и лактоза, к третьим — крахмал, гликоген и целлюлоза.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Углеводы — органические вещества, состоящие преимущественно из углерода, водорода и кислорода. Они широко распространены в клетках, тканях растений, животных и грибов. Углеводы дают энергию, запасаются и могут образовывать прочные структуры.
Моносахариды — простые углеводы, которые не расщепляются при гидролизе на более простые углеводы. К ним относятся глюкоза, фруктоза, рибоза и дезоксирибоза. Их строение важно для понимания энергетического обмена и состава нуклеиновых кислот.
Дисахариды — углеводы, молекулы которых образованы остатками двух моносахаридов. Примеры — сахароза, мальтоза и лактоза. При гидролизе они распадаются на два более простых углевода.
Полисахариды — высокомолекулярные углеводы, состоящие из множества остатков моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген и целлюлоза. Длинные цепи делают их удобными для запаса веществ или построения прочных клеточных структур.
Углеводы делят на группы по сложности строения и возможности гидролиза. Моносахарид уже является простейшей единицей, поэтому дальше на углеводы он не распадается. Дисахарид содержит две такие единицы, а полисахарид — много, поэтому их можно последовательно расщеплять. Такая классификация показывает, сколько исходных звеньев соединено в молекуле.
При соединении моносахаридов между ними образуется химическая связь, а от молекул отщепляется вода. Если соединяются два звена, получается дисахарид; повторение процесса создаёт длинную цепь полисахарида. Гидролиз идёт в обратном направлении: вода участвует в разрыве связей, и крупная молекула распадается на более простые углеводы. Поэтому пищеварение сложных углеводов позволяет получить доступные клеткам моносахариды.
Моносахариды и многие дисахариды хорошо подходят для энергетической функции, потому что сравнительно быстро растворяются, переносятся и вступают в реакции обмена. Глюкоза используется клетками как непосредственный источник энергии, а дисахариды сначала расщепляются. Полисахариды обычно менее растворимы и образуют крупные молекулы, поэтому они удобны для длительного хранения или построения клеточных оболочек. Их роль определяется не только составом, но и способом соединения звеньев.
Крахмал накапливается в растениях как запас питательных веществ и при необходимости расщепляется до глюкозы. Гликоген выполняет подобную функцию у животных и грибов; у животных он особенно запасается в печени и мышцах. Целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений и придаёт им прочность. Рибоза и дезоксирибоза имеют другую особую роль: рибоза входит в РНК, а дезоксирибоза — в ДНК.
| Группа | Строение и примеры | Основные функции | Где встречаются |
|---|---|---|---|
| Моносахариды | Одна простая углеводная единица: глюкоза, фруктоза, рибоза, дезоксирибоза | Источник энергии; входят в состав нуклеиновых кислот | Клетки организмов, кровь, фрукты, РНК и ДНК |
| Дисахариды | Остатки двух моносахаридов: сахароза, мальтоза, лактоза | Источник энергии после гидролиза | Растения, молоко, продукты питания |
| Полисахариды | Множество остатков моносахаридов: крахмал, гликоген, целлюлоза | Запасная или структурная функция | Растения, животные, грибы; клеточные стенки растений |
Сначала определите, сколько моносахаридных звеньев входит в состав вещества, а затем сопоставьте его функцию с примерами. Если вещество накапливается про запас, ищите среди крахмала и гликогена; если образует клеточную стенку, это целлюлоза. Таблица помогает быстро связать строение, биологическую роль и место нахождения углевода.
Определите, к какой группе углеводов относятся глюкоза, сахароза и целлюлоза. Нужно использовать не вкус вещества и не его происхождение, а число соединённых моносахаридных остатков. Этот признак позволяет последовательно распределить все три примера.
Ответ: глюкоза — моносахарид, сахароза — дисахарид, целлюлоза — полисахарид.
В клетках печени запасается углевод, который при необходимости может расщепляться до глюкозы. Требуется назвать вещество и определить его группу. Место запасания указывает на обмен веществ животного организма.
Ответ: это гликоген, полисахарид.
В образце обнаружен растительный полисахарид с запасной функцией. Нужно определить, крахмал это или целлюлоза, если известна только функция вещества. В данном случае функция является главным признаком для выбора.
Ответ: это крахмал; целлюлоза была бы выбрана при указании на структурную роль.
Считать все углеводы сладкими. Сладкий вкус характерен только для некоторых моносахаридов и дисахаридов, а целлюлоза не сладкая. Проверяйте группу и функцию вещества, а не его вкус.
Смешивать крахмал и целлюлозу. Оба являются растительными полисахаридами и построены из остатков глюкозы, но крахмал запасается, а целлюлоза укрепляет клеточные стенки. Сначала определите биологическую роль вещества.
Называть гликоген запасным углеводом растений. У растений основным запасным полисахаридом служит крахмал, а гликоген запасается у животных и грибов. Проверьте, с каким организмом связано условие задачи.
Считать состав всех углеводов одинаковым. У разных углеводов различаются строение молекул и соотношение элементов, поэтому нельзя механически переносить свойства одного вещества на другое. Сверяйте не только состав, но и число звеньев и их соединение.
Для понимания углеводов нужны знания о строении органических веществ, клеток и роли химических элементов в биомолекулах. Глюкоза особенно важна при изучении клеточного дыхания и энергетического обмена. Рибоза и дезоксирибоза связывают тему углеводов с нуклеиновыми кислотами, а крахмал и целлюлоза — с запасными веществами и клеточной стенкой растений.
Почему глюкозу называют простым углеводом?
Глюкоза — моносахарид, то есть углевод, который нельзя гидролизом расщепить на более простые углеводы. Она легко используется клетками как источник энергии.
Чем дисахарид отличается от полисахарида?
Дисахарид состоит из остатков двух моносахаридов. Полисахарид образован множеством таких остатков, соединённых в длинные цепи или разветвлённые структуры.
Почему крахмал и целлюлоза выполняют разные функции, хотя оба встречаются у растений?
Их молекулы построены из остатков глюкозы, но отличаются способом соединения этих остатков и пространственным строением. Поэтому крахмал удобен для запаса, а целлюлоза образует прочные клеточные стенки.
Какой углевод запасается в организме животных?
У животных запасается гликоген — полисахарид. Особенно много его в печени и мышцах, откуда он может расщепляться до глюкозы.
Какие углеводы входят в состав РНК и ДНК?
В состав РНК входит рибоза, а в состав ДНК — дезоксирибоза. Эти моносахариды соединены с фосфатными группами и азотистыми основаниями в составе нуклеотидов.
3.2.2. Органические молекулы — углеводы
