Химия углеводов

Углеводы, или сахариды, являются наиболее распространенным классом биомолекулы. Углеводы используются для накопления энергии, хотя они выполняют и другие важные функции. Это обзор химии углеводов, включая обзор типов углеводов, их функций и классификации углеводов.

Все углеводы содержат три одинаковых элемента, будь то простые сахара, крахмалы или другие полимеры. Эти элементы:

• углерод (С)
• водород (ЧАС)
• кислород (O)

Различные углеводы образуются тем, как эти элементы связаны друг с другом и количеством атомов каждого типа. Обычно отношение атомов водорода к атомам кислорода составляет 2: 1, что соответствует соотношению в воде.

Слово «углевод» происходит от греческого слова sakharon, что означает «сахар». В химии углеводы являются распространенным классом простые органические соединения. Углевод представляет собой альдегид или кетон, который имеет дополнительные гидроксильные группы. Самые простые углеводы называются моносахариды, которые имеют основную структуру (C · H₂O)_Nгде n равно трем или больше.

Два моносахарида соединяются вместе, образуя дисахарид. Моносахариды и дисахариды называются сахара и обычно имеют имена, заканчивающиеся суффиксом -ose. Более двух моносахаридов соединяются вместе, образуя олигосахариды и полисахариды.

В повседневном употреблении слово «углевод» относится к любой пище, которая содержит высокий уровень сахара или крахмала. В этом контексте углеводы включают столовый сахар, желе, хлеб, хлопья и макаронные изделия, даже если эти продукты могут содержать другие органические соединения. Например, хлопья и макароны также содержат некоторое количество белка.

Углеводы выполняют несколько биохимических функций:

• Моносахариды служат топливом для клеточного метаболизма.
• Моносахариды используются в нескольких реакциях биосинтеза.
• Моносахариды могут быть превращены в компактные полисахариды, такие как гликоген и крахмал. Эти молекулы обеспечивают запас энергии для клеток растений и животных.
• Углеводы используются для формирования структурных элементов, таких как хитин у животных и целлюлоза у растений.
• Углеводы и модифицированные углеводы важны для оплодотворения организма, развития, свертывания крови и функционирования иммунной системы.

• Моносахариды: глюкоза, фруктоза, галактоза
• дисахаридов: сахароза, лактоза
• Полисахариды: хитин, целлюлоза

Три характеристики используются для классификации моносахаридов:

• Количество атомов углерода в молекуле
• Расположение карбонильной группы
• хиральность углеводов
• альдозные - моносахарид, в котором карбонильная группа представляет собой альдегид
• Кетоны - моносахарид, в котором карбонильная группа представляет собой кетон
• триозе - моносахарид с 3 атомами углерода
• тетрозы - моносахарид с 4 атомами углерода
• Пентозы - моносахарид с 5 атомами углерода
• гексозы - моносахарид с 6 атомами углерода
• Aldohexose 6-углеродный альдегид (например, глюкоза)
• Aldopentose - 5-углеродный альдегид (например, рибоза)
• кетогексозу - 6-углеродная гексоза (например, фруктоза)

моносахарид представляет собой D или L, в зависимости от ориентации асимметричного углерода, расположенного дальше всего от карбонильной группы. В D-сахаре гидроксильная группа находится справа от молекулы, если она записана в виде проекции Фишера. Если гидроксильная группа находится слева от молекулы, это L-сахар.