Углеводы: общая характеристика
Углеводы - органические вещества, в состав которых входят углерод, кислород и водород. При этом соотношение двух последних элементов аналогично соотношению их в молекуле воды, т. е. на два атома водорода приходится один атом кислорода. Общая формула углеводов такая: Сn (Н20) (где n - не меньше трех); отсюда и название соединений - углеводы. Впервые в 1844 г. этот термин ввел отечественный ученый К. Шмид (1822-1894). В животной клетке углеводы находятся в количестве, не превышающем 2 - 5%. Наиболее богаты углеводами растительные клетки, где их содержание в некоторых случаях достигает 90% сухой массы (например, в клубнях картофеля, семенах и т.д.). Все углеводы разделяются на две группы: монозы, или моносахариды, и полиозы, или полисахариды. Несколько молекул моносахаридов, соединяясь между собой с выделением воды, образуют молекулу полисахарида. Поэтому полисахариды относятся к полимерам. Ди-, три- и тетра-сахариды составляют группу полисахаридов первого порядка, или олигосахаридов. Более сложные углеводы, содержащие в молекуле значительно большее количество остатков простых сахаров, называются полисахаридами второго порядка. Они представляют собой сложные вещества с очень большой молекулярной массой.
Этот класс органических соединений, охватывает моносахариды (простые сахара - такие, как глюкоза и фруктоза), олигосахариды и полисахариды, состоящие из связанных между собой моносахаридов. Вплоть до конца 1960-х годов считалось, что углеводы служат только источником энергии (в форме моносахаридов и таких запасных полисахаридов, как крахмал и гликоген) и структурным материалом (такие полисахариды, как целлюлоза у растений и хитин у насекомых). Два других больших класса биологических веществ - нуклеиновые кислоты , несущие генетическую информацию, и белки - казались более разнообразными. По сравнению с ними углеводы представлялись как бы второстепенными.
Интерес к углеводам сдерживался еще и чрезвычайной сложностью их структуры. В отличие от мономеров нуклеиновых кислот (нуклеотидов) и белков (аминокислот), которые способны связываться между собой только одним определенным путем, моносахаридные единицы в олигосахаридах и полисахаридах могут соединяться между собой несколькими путями по множеству разных положений. Например, из двух идентичных моносахаридов могут образоваться одиннадцать различных дисахаридов, тогда как две аминокислоты могут дать лишь один дипептид. В результате даже небольшое число моносахаридов может породить ошеломляющее разнообразие углеводов, включая разветвленные структуры. Если из четырех разных нуклеотидов могут получиться только 24 тетрануклеотида, то из четырех разных моносахаридов возможны 35 560 уникальных тетрасахаридов.
