Виды углеводов и их функции. Первые органические соединения, которые стали называть углеводами, имели строение, где, кроме атомов углерода

Л.П. Никитина, А.Ц. Гомбоева

Первые органические соединения, которые стали называть углеводами, имели строение, где, кроме атомов углерода, содержались атомы водорода и кислорода в такой же пропорции, как и в молекуле воды (2:1), - отсюда их название. Очень редко используют термин – глициды (от слова glycos — сладкий). В настоящее время известны многочисленные вещества подобного рода.

Для удобства их изучения разработана классификация, основанная на особенностях строения (Приложение, рис.1). К простым углеводам (моносахаридам) принадлежат молекулы, неспособные к гидролизу, включающие в свой состав карбонильную (=С=О) и спиртовую (-СН-ОН) группы. В зависимости от количества содержащихся атомов углерода выделяют ди-, три-, тетр-, пент-, гекс-, гепт- и др. -озы. Окончанием -оза завершается термин, обозначающий несложный углевод (рибоза, рамноза, глюкоза, лактоза и т.д.) (Приложение, рис. 2). Важнейшей из гексоз является глюкоза, основное предназначение которой высвобождение энергии при распаде. Это единственное соединение, способное служить источником энергии в условиях дефицита кислорода, что для клетки имеет жизненно важное значение при постоянной угрозе вероятности гипоксии (например, пережатие сосуда при не совсем удачной позе или длительная ее неизменность и т. д.). Кроме того, глюкоза используется тканями для синтеза самых разных углеводов и их производных (УДФГК, выполняющая обезвреживающую функцию в печени). Другой же сходный по строению с ней моносахарид – галактоза (отличающийся лишь положением гидроксила у одного из атомов углерода) используется организмом совсем для иных целей. Это обязательный компонент гликолипидов и гликопротеинов, что и позволяет обнаруживать её в структуре клеточных и органоидных мембран, участвовать в обеспечении иммунного ответа, быть кирпичиком макромолекул, формирующих хрящевую и другие виды соединительной ткани, отвечать за группоспецифичность крови, помогать в работе рецепторов и т. д.

Среди пентоз особая роль принадлежит рибозе и дезоксирибозе. Из-за них такие важные для существования организма макромолекулы рибо- и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) получили свое название. От работы последних зависят нормальное выполнение репродуктивной функции и непрекращающееся формирование белковых молекул в клетке. Нуклеиновые кислоты, являясь биополимерами, состоят из мономеров, которые могут также сохраняться в первозданном виде и обеспечивать жизнедеятельность тканей.

Например, АТФ — универсальный макроэрг, поэтому данное соединение и его аналоги (ГТФ, ЦТФ, УТФ) служат источниками энергии для различных процессов (синтеза, транспорта, сокращения, передачи нервных импульсов и т. д.). Циклические мононуклеотиды (ц-АМФ, ц-ГМФ) – вторичные посредники, работающие окончательными передатчиками информации от верхних отделов регуляторных систем к органоидам клетки. Есть еще один мононуклеотид, выполняющий специфическую функцию — кофермент дегидрогеназ (ФМН). Подобную роль играют и более сложные вещества — динуклеотиды (НАД⁺, НАД⁺Ф, ФАД и их аналог HSKoA).

Дисахариды регистрируется в продуктах питания (в молоке - лактоза, в свекле, меде — сахароза, грибах — трегалоза); попадая в ЖКТ человека, они гидролизуются до своих монопроизводных, в таком виде всасываются и используются. Лишь лактоза может синтезироваться в молочных железах женщин и быть в составе грудного молока жизненно важным компонентом в питании младенцев.

Олигосахариды, включающие от 2 до 10 мономеров, обычно служат звеньями других сложных веществ неуглеводной природы, входя в состав гликопротеинов или гликолипидов.

Полисахариды в зависимости от включенных субъединиц делятся на гомо- и гетероструктуры. Первые содержат одинаковые звенья: в крахмале и гликогене регистрируют только α-глюкозу, в клетчатке – ее β-аналог. В итоге крахмал легко разрушается в ЖКТ, а клетчатка на это не способна. Гликоген, откладываясь в клетках, при необходимости используется в качестве источника глюкозы, когда содержание последней в плазме крови или миоцитах уменьшается. Особенно много его накапливается в печени (до 6% от ее массы) и, конечно, в мышцах (до 1%).

Громадные мицеллы, формирующиеся из моносахаридов, их производных (амино-, ацетил-, сульфо-) являются гетерополисахаридами. Если их состав включает только вышеперечисленные компоненты, то такие вещества называют гликозамингликанами (ГАГ) (старый термин –мукополисахариды). Основные представители: гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат, дерматансульфат, кератансульфат — фундамент различных видов соединительной ткани, а гепарин, чаще синтезируемый тучными клетками печени — естественный антикоагулянт. Первые, имея сетчатую структуру, выполняют функцию молекулярных фильтров, а поскольку включают многочисленные полярные группировки (НО-, Н₂N- и т. д.), способные образовывать водородные связи с молекулами воды, могут служить в качестве ее депо и различных катионов. ГАГи формируют также защитную оболочку эпителия многих полых органов, в первую очередь, кишечника, которую называют гликокаликсом. К гетерополисахаридам принадлежат также протеогликаны и липогликаны, которые выполняют чаще пластическую функцию, а первые еще могут быть рецепторами, антителами, регуляторами, ферментами.

Функции углеводов в организме многообразны:

· Энергетическая – преимущество углеводов состоит в их способности окисляться как в аэробных, так и в анаэробных условиях (глюкоза).

· Защитно-механическая – сложные глициды составляют основное вещество трущихся поверхностей суставов, находятся в сосудах и слизистых оболочках (гиалуроновая кислота и другие гликозаминогликаны).

· Опорно-структурная – ГАГи включены в состав протеогликанов, например, хондроитинсульфат в соединительной ткани.

· Гидроосмотическая и ионрегулирующая – гетерополисахариды обладают высокой гидрофильностью, отрицательным зарядом и, таким образом, удерживают Н₂О, ионы Са²⁺, Mg²⁺, Na⁺ в межклеточном веществе, обеспечивают тургор кожи, упругость тканей.

· Кофакторная – гепарин является кофактором липопротеинлипазы плазмы крови и ферментов свертывания крови (инактивирует тромбокиназу).

Дата добавления: 2015-07-13