|
|
|
|
Найвідомішим видом вуглеводів є цукру. У багатьох цукор асоціюється з шоколадом, цукерками, пряниками і іншою солодкою їжею. Проте роль вуглеводів не зводиться лише до того, щоб підсолодити людям життя. Їх основне призначення - служити всім без виключення жвавим істотам джерелами енергії і будівельною "цеглою" організмів.
Вуглеводи - це органічні сполуки, що містять вуглець (С), водень (Н) і кисень (О) і що мають спільну формулу Сх(Н20) х. Зелені рослини утворюють їх з вуглекислого газу і води в процесі фотосинтезу. Жваві істоти не створюють жодні інші органічні сполуки з неорганічних в помітних кількостях. Отже, практично всі органічні речовини на нашій планеті походять з вуглеводів в результаті життєдіяльності організмів. Тому не буде перебільшенням назвати їх основою життя на Землі.
Вуглеводи прийнято ділити на три великі групи по ступеню складності молекули: моносахариди, дисахариды і полісахариди. Молекули більшості моносахаридів (від греч. "монос" - "один") містять від трьох до дев'яти вуглецевих атомів, але найчастіше складаються з пяти- шести атомів, сполучених разом. Три найбільш важливих простих цукру з шестичленним вуглецевим скелетом - глюкоза, відома як виноградний цукор, фруктоза (або фруктовий цукор) і галактоза, - мають одну і ту ж узагальнену формулу С6н1206. Проте їх атоми розташовані у всіх три сахарах по-різному. З цим пов'язано багато відмінностей Сахаров. Фруктоза набагато солодше глюкози, швидше і ефективніше бере участь в енергетичному обміні, але з неї утворюється і більше небажаного холестерину. У організмі молекули Сахаров зазвичай замикаються в кільце. Це характерно не лише для з'єднань з шестичленним вуглецевим скелетом. Пятічленниє цукру - рибоза і дезоксирибоза, - що зустрічаються майже у всіх клітках, існують лише у вигляді кілець. У клітці вони завжди знаходяться в зв'язаному стані - як частка молекул нуклеїнових кислот.
Дві молекули простого цукру, зв'язуючись один з одним, утворюють дисахарид (від греч. "ди" - "подвійний"), або подвійний цукор. Дісахаріди складаються як з однакових, так і з різних моносахаридів. Перш ніж дисахариды зможуть використовуватися в обміні жвавих істот, їх молекули повинні розщепнутися на відповідні моносахариди. Найвідоміший дисахарид - сахароза (харчовий або столовий цукор) - складається з однієї молекули глюкози і однієї молекули фруктози. Тому солодкість сахарози проміжна між солодкістю глюкози і фруктози. Звичайні джерела промислової сахарози - цукровий буряк і очерет. Солодовий цукор - мальтоза, - що виходить при ферментативному гідролізі крохмалю, складається лише із залишків глюкози.
У молоці міститься особливий цукор - лактоза, що також є дисахаридом. Він складається з двох шестичленних, але різних моносахаридів - глюкози і галактози. Дорослій людині лактоза видається менш солодкою, чим сахароза. Для немовляти, навпаки, немає нічого бажанішого, ніж материнське молоко.
Його відчуття солодкості відрізняються від сприйняття дорослої людини.
Гігантські полімерні молекули полісахаридів (від греч. "поли" - "багато") можуть складатися більш ніж з 10 тис. моносахаридних ланок, зв'язаних разом. Полісахариди розрізняються по величині, структурній складності і вмісту різних моносахаридів. Відомо декілька сотень різних типів цих полімерів. З них складаються багато важливих структурних компонентів, а також запасаючі речовини, перш за все в рослин. Найбільш поширені і відомі полімери глюкози, що мають формулу (С6н10о5) х.
Целюлоза - полісахарид клітинних стінок рослин, що додає їм пружність і міцність. Тисячі ланок глюкози зв'язані разом в довге нерозгалужене "намисто". Багато крохмалю в рослинах, де він зосереджений найчастіше в насінні, корінні і стеблах (нерідко під землею, наприклад в бульбах) і служить "продуктовим складом". Хоча молекули крохмалю складаються з тих же глюкозных ланок, що і целюлоза, сполучені вони між собою інакше. Крім того, ланцюжки глюкозных ланок тут гілкуються. Така молекулярна структура впливає на властивості крохмалю: здатність утворювати гелі, крихкість в твердому достатку і ін. Крохмаль з картоплі або кукурудзи переробляється безпосередньо в харчовий продукт.
Глікоген грає роль запасаючої речовини у вищих тварин, утворюючись і накопичуючись в печінці і м'язах. У його молекулах глюкозные ланки сполучені між собою, як в крохмалю, але утворюють ще більш розгалужені ланцюги.
Полісахариди брати участь в обміні речовин не можуть. Вони, як дисахариды, повинні спочатку розщепнутися до моносахаридів. Кожна з речовин, що розгледіли вище, розщеплюється своїм ферментом. Вже в ротовій порожнині крохмаль зачинає руйнуватися амілазою слини. Навіть невелика концентрація що встигла утворитися в роті глюкози додає рослинній їжі легкий солодкуватий присмак. Перетворення крохмалю на глюкозу завершується під дією амілази підшлункової залози в тонкому кишечнику. Глікоген, що ніколи не покидає внутрішню порожнину організму, руйнується фосфорною кислотою.
Целюлоза розщеплюється ферментом целюлазою. Він не виробляється багатоклітинними тваринами. У людини вся клітковина без змін проходить крізь шлунок і кишечник. Людина задовольняє свої енергетичні потреби за рахунок інших складових частин їжі. Травоїдні тварини вирішують проблему завдяки бактеріям, що населяють їх кишечник (див. статтю "Взаємодія організмів"). Вони уміють виробляти заповітний фермент целюлазу, а глюкози, що утворюється, вистачає і господареві, і "приживалу". У царстві мікроорганізмів целюлаза поширена дуже широко. Саме вона повертає залишки відмерлої рослинної тканини, яку щорік відкладають рослинні співтовариства на поверхні Землі в кількості близько 100 млрд т, назад в круговорот вуглецю в біосфері (див. статтю "Біосфера"). Без целюлази мікроорганізмів круговорот став би неможливий, і рано чи пізно весь вуглекислий газ планети перетворився б на органічну труху.
|
|
|
|
|
|
|