36

Лекція № 1. вуглеводи

1. Загальна характеристика. Функції.

2. Класифікація.

   1. Моносахариди.

   2. Структура молекул.

   3. Хімічні властивості.

   4. Характеристика окремих моносахаридів.

   5. Деякі похідні моносахаридів.

3. Полісахариди.

   1. Олігосахариди.

   2. Солодкість цукрів.

4. Вищі полісахариди.

5. Деякі полісахариди водоростей.

6. Обмін вуглеводів.

   1. Утворення вуглеводів при фотосинтезі.

   2. Синтез, розпад і перетворення вуглеводів у рослині.

   3. Біосинтез сахарози.

   4. Біосинтез три-, тетра- і пентасахаридів.

   5. Біосинтез вищих полісахаридів.

   6. Біосинтез і розпад крохмалю.

   7. Біосинтез і розпад целюлози.

   8. Утворення геміцелюлоз і пектинів.

   9. Утворення пентоз.

Загальна характеристика. Функції

Вуглеводи – важливий клас природних органічних сполук. Особливо високим вмістом вуглеводів відрізняються рослинні організми (до 85 – 90 % від маси рослини). Вуглеводи у великій кількості накопичуються в запасаючих органах (насіння, бульби, корені), оболонки рослинних клітин майже цілком складаються з вуглеводів. Учені підрахували, що в природі вуглеводів більше, ніж усіх інших органічних сполук, разом узятих.

Функції вуглеводів у рослині важливі та різноманітні:

1. Енергетична. Вуглеводи є головними продуктами фотосинтезу, у хімічних зв'язках яких запасається сонячна енергія. Ця енергія здобувається рослинами при диханні та використовується у процесах їхньої життєдіяльності.

2. Пластична. У процесі дихання з універсальної хімічної сполуки – глюкози утворюються різні метаболіти (вуглецеві скелети), необхідні для синтезу величезної кількості різноманітних органічних сполук живої клітини.

3. Опорна (структурна). Клітинні оболонки складаються вуглеводів. Вони є опорою як для окремих клітин, так і для рослин у цілому.

4. Запасна. Вуглеводи (крохмаль, цукри, інулін, геміцелюлози) є найважливішими запасними речовинами рослин. Вони накопичуються у насінні, плодах, коренях, бульбах, кореневищах і використовуються при проростанні насіння, розпусканні листків тощо.

5. Осмотична. Цукри, розчинені у клітинному соку, беруть участь у створенні його концентрації, тобто осмотичних властивостей рослинної клітини.

6. Регуляторна. Наприклад, зв'язування з цукрами знижує активність фітогормонів, що регулюють процеси життєдіяльності рослин.

7. Сигнальна. Наприклад, вважається, що деякі білки – глікопротеїди (лектини), до складу молекул яких входять моно- і олігосахариди, беруть участь у розпізнанні патогену, що проникає в клітину.

8. Захисна. Ця функція виявляється, наприклад, при стресі. Розчинні цукри зв'язують воду, утримуючи її в клітині, та з'єднуються з білками і нуклеїновими кислотами, стабілізуючи їхні молекули у несприятливих умовах.

Термін «вуглеводи» було введено у 1844 р. професором Юр'ївського університету Карлом Шмідтом. У той час вважали, що всі сполуки цього класу складаються з вуглецю, водню та кисню і що водень та кисень у їх молекулах міститься в тому ж співвідношенні, що й у воді, тобто 2:1. Пізніше з'ясували, що, дійсно, таке співвідношення водню і кисню характерне для більшості вуглеводів (наприклад, глюкоза – С₆Н₁₂О₆, сахароза – С₁₂Н₂₂О₁₁). Однак виявилося, що існує цілий ряд сполук, які за своїми властивостями належать до вуглеводів, але мають інше співвідношення водню і кисню (наприклад, рамноза – С₆Н₁₂О₅, дезоксирибоза – С₅Н₁₀О₄).

У 1927 р. Міжнародна комісія з реформи хімічної номенклатури запропонувала замінити назву «вуглеводи» терміном «глюциди» (або «гліциди»), що підкреслює першорядне значення глюкози в утворенні багатьох біологічно важливих вуглеводів. Однак він не набув поширення, тому термін «вуглеводи» зберігається в науці як назва даного класу сполук.

Пізніше були виявлені вуглеводи, до складу яких, крім вуглецю, водню і кисню, входить також азот. Наприклад, глюкозамін, галактозамін.