Химические свойства углеводов зависят не только от состава молекулы, но от особенностей расположения отдельных атомов друг друга. Это очень хорошо иллюстрирует сравнение таких широко распространенных гексоз, как глюкоза, галактоза и фруктоза.
Глюкозу называют виноградным, фруктозу – фруктовым, а галактозу – молочным сахаром.
Это общее название группы простых углеводов, сладких на вкус.
Различия сахаров
Химический состав этих моносахаридов соответствует формуле С6Н12О6. Но глюкоза и галактоза – это альдопиранозы, а фруктоза – кетофураноза. Альдопиранозы глюкоза и галактоза отличаются ориентацией атомов водорода и гидроксильной группы вокруг четвертого атома углерода:
Такие, казалось бы незначительные, различия в пространственном строении приводят к тому, что эти соединения имеют не только разные химические свойства, но и отличаются по своим биологическим функциям и некоторыми характеристиками (табл. 1).
Галактоза практически не встречается в природе в свободном состоянии, а глюкоза и фруктоза относятся к важнейшим биомолекулам.
Таблица 1. Относительная сладость некоторых углеводов и синтетических веществ (% к сладости сахарозы)
| Вещество | Группа | % |
|---|---|---|
| Глюкоза (виноградный сахар) | Моносахарид | 74,3 |
| Фруктоза (фруктовый или плодовый сахар) | То же | 173,3 |
| Галактоза | То же | 32.1 |
| Сахароза (буряковый сахар) | Дисахарид | 100,0 |
| Лактоза (молочный сахар) | То же | 16,0 |
| Крахмал | Полисахарид | 0 |
| Клетчатка | То же | 0 |
| Сахарин | Гетероцкл | 40000 |
Роль сахаров
Глюкоза – единственный моносахарид, который содержится в организме человека и позвоночных животных в значительных количествах. Все другие углеводы, поступающие с пищей, в печени превращаются в глюкозу или её производные. Она является абсолютно необходимой составной частью крови. Резкое снижение концентрации глюкозы может вызвать судороги и смерть. Кроме биологических жидкостей млекопитающих, в свободном состоянии глюкоза содержится в растениях, особенно плодах.
Фруктоза входит в состав меда (40-42%) и некоторых плодов. Кроме того, она встречается и в биологических жидкостях млекопитающих, но не имеет такого физиологического значения, как глюкоза.
Фруктоза на 70% слаще, чем пищевой сахар, а ее энергетическая ценность в 2 раза меньше. Это объясняется тем, что пищевой сахар (сахароза) – дисахарид, состоит из двух молекул моносахаридов.
Эта особенность нашла применение в диетологии. Люди, страдающие от ожирения или других расстройств обмена веществ, могут использовать фруктозу в качестве заменителя сахара.
Сахароза или свекольный сахар – это и химическое соединение, которое мы привыкли называть просто сахаром. Ведь белый сахар-песок состоит из не менее 99,75% этого вещества. Молекула сахарозы состоит из молекулы глюкозы и молекулы фруктозы. В природе сахароза синтезируется растениями. Она – основной промежуточный продукт фотосинтеза. Именно в таком виде во многих растениях углеводы транспортируются из листьев в другие органы. Преимущество этой формы переноса углеводов может объясняться относительной устойчивостью сахарозы к действию окислительных и гидролитических ферментов.
Некоторые растения, такие как сахарная свекла и сахарный тростник, способны откладывать в своих тканях значительные количества этого вещества. Именно они являются источником добычи сахара. Например, сахарная свекла была внедрена в культуру в XVIII-XIX веках. С тех пор, благодаря целенаправленной селекции, содержание сахара в корнеплодах удалось увеличить с 5-7% до 21-22%.
Для животных сахароза является источником легкодоступной энергии, но в животном организме это соединение отсутствует. Животные могут усваивать этот углевод только после того, как сахароза под действием фермента сахаразы распадется на глюкозу и фруктозу.
Научная статья по биологии на заказ от проверенных экспертов по низкой цене!
Комментарии