Какими свойствами отличаются моносахариды от полисахаридов

2020

Моносахарид – это самая простая форма сахаров, содержащая единичное полигидроксиальдегидное или кетоновое звено. Олигосахарид состоит из двух или более единиц моносахаридов, соединенных гликозидными связями. Хотя полисахарид состоит из более чем 20 или более единиц моносахаридов, некоторые могут иметь сотни или тысячи единиц. Моносахариды, олигосахариды и полисахариды являются основным разделением углеводов.

Самая основная часть диеты – это углеводы, так как она считается одним из важных источников энергии. Углеводы – это вещества, которые при гидролизе дают альдегиды или кетоны. Распространенной эмпирической формулой среди углеводов является (CH 2 O) n ; некоторые могут также содержать азот, фосфор или серу. Как следует из названия, «углевод» – это слово, состоящее из трех соединений: углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) .

Они служат источником топлива для организма, помогая в нормальном функционировании мозга и всего тела. Углеводы варьируются от простых сахаров, таких как моносахариды, до сложных. Моносахариды считаются главным источником энергии, в то время как полисахариды действуют как вторичный запас энергии, а в некоторых они образуют структурные стенки клеток.

Сравнительная таблица

Основа для сравнения	моносахаридов	полисахарид
Размер	Моносахариды – это небольшое по размеру соединение углеводов.	Полисахариды – это крупногабаритное соединение углеводов.
Молекулярная формула	Cn (H2O) n, где n – небольшое число, варьирующееся от 2 до 10.	Cx (H2O) y, где x обычно большое число между 200-2500.
гидролиз	Моносахарид не может быть далее гидролизован.	Полисахарид не может быть подвергнут дальнейшему гидролизу, так как он содержит 2 или более единиц моносахарида, которые могут быть далее расщеплены.
Персонажи	Бесцветный, сладкий на вкус, кристаллический вид.	Сладость отсутствует.
Растворимость	Растворим в воде, но нерастворим в неполярных растворителях.	Полисахариды нерастворимы в воде.
Состоит из	Они являются самой простой единицей углеводов, состоящей из связей между углеродом, водородом и кислородом.	Полисахарид состоит из многочисленных (несколько сотен) моносхаридных единиц.
Роль	Моносахариды являются основным источником энергии, которые обеспечивают около 4 калорий (килокалорий) на грамм.	Полисахариды являются структурным компонентом клеточных стенок и служат запасами энергии.

Определение моносахарида

Как следует из названия, моно означает «один», а сахарин означает «сахар», поэтому они называются простейшей формой углеводов. Они состоят из одной сахарной единицы, которая не может быть далее гидролизована или разбита на более простые.

Они растворимы в воде, но нерастворимы в неполярных растворителях. Они бесцветные, кристаллические и сладкие на вкус . Это неразветвленные углеродные цепи, где все атомы углерода связаны простыми связями.

Семейство моносахаридов состоит из двух членов, которые являются альдозами и кетозами . Если карбонильная группа (когда один из атомов углерода с открытой цепью связан двойными связями с любым из атомов кислорода) находится на конце углеродной цепи, то моносахарид представляет собой альдозу, но если карбонильная группа находится на другом Положение углеродной цепи по сравнению с моносахаридом называется кетозой . Другие атомы углерода в углеродных цепях имеют гидроксильную группу.

Простейшей формой моносахаридов являются триозы, которые представляют собой глицеральдегид, альдотриозу, дигидроксиацетон и кетотриозу, состоящую из трех атомов углерода. Тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы – это моносахариды с четырьмя, пятью, шестью и семью атомами углерода, соответственно, в их основной структуре.

Все моносахариды встречаются в оптически активных изомерных формах, так как они содержат один или несколько асимметричных (хиральных) атомов углерода, кроме дигидроксиацетона. У них есть общая формула (CH 2 O) n, где n представляет количество присутствующих атомов углерода.

Моносахарид появляется в форме D и L, где D обозначает форму «Dextro», в то время как L обозначает форму «Levo», это зеркальные изображения друг друга. D-форма обнаружена в природных моносахаридах, а L-форма – в синтетически полученных моносахаридах. Обе эти формы имеют разные свойства.

Некоторые распространенные в природе моносахариды – это глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза. Примеры продуктов, которые содержат много фруктовых соков, конфет, сладких вин, меда и т. Д.

Определение полисахарида

Поли означает «много», а сахарин означает «сахар» – это тот тип углеводов, который состоит из десяти или тысяч моносахаридов. Полисахариды также называют гликанами. Они представляют собой длинные цепи моносахаридных звеньев, связанных вместе гликозидными связями, которые могут быть дополнительно гидролизованы с образованием олигосахаридов или моносахаридов.

Это полимеры с высокой молекулярной массой. Они отличаются друг от друга типом связи, длиной цепей, повторяющимися единицами моносахаридов и степенью разветвления. Их структура варьируется от линейной до сильно разветвленной цепи. Глюкоза, галактоза, фруктоза и манноза – это несколько распространенных полисахаридов.

Это два типа гомополисахаридов и гетерополисахаридов. Гомополисахарид содержит однородный вид, это означает, что все единицы моносахаридов относятся к одному типу. Принимая во внимание, что гетерополисахарид содержит два или более моносахаридных звеньев различного типа.

Примерами являются крахмал и гликоген, которые называются накопительными полисахаридами, а целлюлоза и хитин – структурными полисахаридами.

Целлюлоза : это самый распространенный углевод в природе. Целлюлоза состоит из глюкозных звеньев, скрепленных бета-связями. Целлюлоза не переваривается людьми и животными, так как у них нет фермента, разрушающего бета-связь. Бумага, микроорганизмы, хлопок и дерево являются разновидностью целлюлозы.
Арабиноксиланы : они находятся на клеточных стенках растений.
Хитин : Хитин образует экзоскелет, то есть структурный компонент или твердое покрытие многих животных. Хитиназы, являющиеся ферментом, катализируют реакцию расщепления хитина, это микроорганизмы, такие как бактерии и грибы и некоторые другие растения.
Пектины : они присутствуют в недревесных частях наземных растений и в первичных клеточных стенках.

Хранение полисахаридов

Гликоген : он служит вторичным запасом энергии у животных и грибов, после того как первичным является жировая ткань. Это сделано в печени и мышцах или гликогенезом в мозге и животе. Главный источник углеводов в организме животного и выход глюкозы при гидролизе.
Крахмал : крахмалы нерастворимы в воде. Люди и животные могут переваривать крахмал с помощью фермента, называемого амилазами. Картофель, рис, пшеница и кукуруза являются основными источниками крахмала в рационе человека.

Мы обсудили различные виды полисахаридов, присутствующих в природе, но среди них крахмал, целлюлоза и гликоген являются основными составляющими в питании человека.

Основные различия между моносахаридом и полисахаридом

Ниже приведены существенные ключевые различия между моносахаридами и полисахаридами:

Моносахариды – это небольшое по размеру углеводное соединение, состоящее из простых единиц углерода, водорода и кислорода; Полисахариды представляют собой соединение углеводов большого размера, состоящее из множества моносахаридных звеньев, связанных гликозидными связями.
Молекулярная формула моносахарида: (CH 2 O) n, где n – это небольшое число, варьирующееся от 2 до 10, тогда как полисахариды имеют Cx (H 2 O) y, где x обычно является большим числом между 200-2500.
Моносахариды не могут быть подвергнуты дальнейшему гидролизу, поскольку они присутствуют в его самой простой форме, в то время как полисахариды не могут подвергаться дальнейшей гидролизу, поскольку они содержат 2 или более единиц моносахарида, который может быть далее гидролизован в олигосахариды или моносахариды.
Моносахарид бесцветный, сладкий на вкус, кристаллический, у полисахаридов сладость полностью отсутствует, хотя они сделаны из различных единиц моносахаридов, они могут быть гомополисахаридами или гетерополисахаридами .
Моносахариды растворимы в воде, но нерастворимы в неполярных растворителях; тогда как полисахарид нерастворим в воде
Состоит из простейшей единицы углеводов, которые представляют собой углерод, водород и кислород; Полисахариды состоят из многочисленных (несколько тысяч) моносахаридных единиц.
Моносахариды являются основным источником энергии, который обеспечивает около 4 калорий (килокалорий) на грамм; Полисахариды являются структурным компонентом клеточных стенок и служат запасами энергии .

Вывод

Все виды питательных микроэлементов, которые мы принимаем, имеют свою биологическую ценность, они играют свою роль очень точно. Каждый макроэлемент распадается на меньший компонент в нашей диете. Углеводы, которые также являются одним из макроэлементов, играют жизненно важную роль в нашей диете, так как это один из основных источников энергии для организма.

Сахара или сахариды представляют собой соединения, которые содержат две или более гидроксильные группы с альдегидной или кетонной группой. Когда две единицы моносахаридов объединяются в комплекс, это называется дисахаридами, в то время как 3-10 комплексных звеньев называются олигосахаридами, а 11 или более соединенных вместе звеньев называются полисахаридами.

Источник

Формула углевода Одной из разновидностей органических соединений, необходимых для полноценного функционирования человеческого организма, являются углеводы.

Они разделяются на несколько типов согласно своему строению — моносахариды, дисахариды и полисахариды. Следует разобраться, для чего они нужны и каковы их химические и физические свойства.

Классификация углеводов

Углеводами называют соединения, в составе которых находятся углерод, водород и кислород. Чаще всего они имеют природное происхождение, хотя некоторые создаются промышленным путем. Их роль в жизнедеятельности живых организмов огромна.

Основными их функциями называют следующие:

Энергетическая. Эти соединения – главный источник энергии. Большая часть органов может полноценно работать за счет энергии, полученной при окислении глюкозы.
Структурная. Углеводы необходимы для формирования почти всех клеток организма. Клетчатка играет роль опорного материала, а в костях и хрящевой ткани находятся углеводы сложного типа. Одним из компонентов клеточных мембран является гиалуроновая кислота. Также углеводистые соединения требуются в процессе выработки ферментов.
Защитная. При функционировании организма осуществляется работа желез, выделяющих секреторные жидкости, нужные для защиты внутренних органов от патогенного воздействия. Значительная часть этих жидкостей представлена углеводами.
Регуляторная. Эта функция проявляется во влиянии на человеческий организм глюкозы (поддерживает гомеостаз, контролирует осмотическое давление) и клетчатки (воздействует на желудочно-кишечную перистальтику).
Особые функции. Они свойственны отдельным видам углеводов. К таким особым функциям относятся: участие в процессе передачи нервных импульсов, формирование разных групп крови и пр.

Исходя из того, что функции углеводов достаточно разнообразны, можно предположить, что эти соединения должны различаться по своему строению и особенностям.

Это действительно так, и основная классификация их включает в себя такие разновидности, как:

Моносахариды. Они считаются наиболее простыми. Остальные типы углеводов вступают в процесс гидролиза и распадаются на более мелкие составляющие. У моносахаридов такой способности нет, они являются конечным продуктом.
Дисахариды. В некоторых классификациях их относят к олигосахаридам. В их составе находится две молекулы моносахарида. Именно на них делится дисахарид при гидролизе.
Олигосахариды. В составе этого соединения находится от 2 до 10 молекул моносахаридов.
Полисахариды. Эти соединения являются самой крупной разновидностью. В их состав входит больше 10 молекул моносахаридов.

Классификация углеводов

У каждого вида углеводов есть свои особенности. Нужно рассмотреть их, чтобы понять, как каждый из них влияет на человеческий организм и в чем его польза.

Моносахариды

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Они содержатся в таких продуктах, как:

мед;
шоколад;
фрукты;
некоторые виды вина;
сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Глюкоза

Глюкоза Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Магазинная упаковка фруктозы Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови. Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима.

У фруктозы есть способность к быстрому преобразованию в жирные кислоты, что становится причиной развития ожирения. Также из-за этого соединения снижается чувствительность к инсулину, что вызывает диабет 2 типа.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

рамноза;
эритрулоза;
рибулоза;
D-ксилоза;
L-аллоза;
D-сорбоза и пр.

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Дисахариды и их применение

Следующий тип углеводных соединений – дисахариды. Они считаются сложными веществами. В результате гидролиза из них образуется две молекулы моносахаридов.

Этот тип углеводов отличается следующими особенностями:

Формула сахарозы

твердость;
растворимость в воде;
слабая растворимость в концентрированных спиртах;
сладкий вкус;
цвет – от белого до коричневого.

Основные химические свойства дисахаридов заключаются в реакциях гидролиза (происходит разрыв гликозидных связей и образование моносахаридов) и конденсации (формируются полисахариды).

Встречается 2 типа таких соединений:

Восстанавливающие. Их особенностью является наличие свободной полуацетальной гидроксильной группы. За счет нее у таких веществ присутствуют восстановительные свойства. К данной группе углеводов относятся целлобиоза, мальтоза и лактоза.
Невосстанавливающие. У этих соединений нет возможности к восстановлению, поскольку у них отсутствует полуацетальная гидроксильная группа. Наиболее известными веществами этого типа являются сахароза и трегалоза.

Эти соединения широко распространены в природе. Они могут встречаться как в свободном виде, так и в составе других соединений. Дисахариды являются источником энергии, поскольку при гидролизе из них образуется глюкоза.

Лактоза очень важна для детей, поскольку является основным из компонентов детского питания. Еще одной функцией углеводов этого типа является структурная, поскольку они входят в состав целлюлозы, которая нужна для формирования растительных клеток.

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
у них нет запаха;
почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

Примеры полисахаридов:

крахмал;
целлюлоза;
гликоген;
хитин.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

Источник