§ 41. Классификация углеводов и роль фотосинтеза в их образовании

Термин «углеводы» вам знаком давно: без углеводов немыслимо существование живой природы. Они играют огромную роль в обмене веществ всех живых организмов. Их образование в клетках зеленых растений в процессе фотосинтеза является главным способом «усвоения» и запасания солнечной энергии. Именно за счет этой энергии и существует все живое на Земле, в том числе человек.

Какие вещества, принадлежащие к классу углеводов, вам известны?
Что вам известно о функциях этих веществ в организме человека?
Как называется процесс, в результате которого на Земле образуются углеводы? Что вы знаете о нем из курсов биологии и химии?

Углеводы — обширная группа органических веществ, играющих исключительно важную роль в природе.

В химии все углеводы делят на две большие группы (схема 6). Первая объединяет простейшие сахара — моносахариды (монозы), которые не способны подвергаться гидролизу с образованием иных, еще более простых молекул углеводов. По числу атомов углерода, входящих в молекулу, моносахариды делятся на тетроды (4 атома углерода), пентоды (5 атомов углерода), гексоды (6 атомов углерода) и т. д. Многие из них в природе выполняют очень важные функции. Однако нельзя объять необъятное, и мы остановимся на рассмотрении лишь важнейших представителей.

Классификация углеводов

Сложные углеводы способны гидролизоваться с образованием моносахаридов. Они подразделяются на две большие группы — олигосахариды (от греч. oligos — «немногий»), содержащие до десяти остатков молекул моносахаридов, и полисахариды. Простейшими олигосахаридами являются дисахариды (например, хорошо знакомая сахароза), состоящие из двух остатков моносахаридов. Молекулы полисахаридов (полиозы) обычно содержат очень большое число мономеров — остатков моносахаридов.

Молекулы углеводов (как самых простых, так и сложных) имеют очень непростое строение. Углеводы не синтезируют в лабораториях или на заводах. В данном случае функции заводов выполняют зеленые растения. Ведь основным способом образования углеводов на Земле является фотосинтез — процесс, в ходе которого в клетках зеленых растений (при самом активном участии сложных молекул зеленого пигмента хлорофилла) солнечная энергия аккумулируется в химических связях, соединяющих атомы углерода, водорода и кислорода. В крайне упрощенной форме результат фотосинтеза можно выразить следующими уравнениями:

Как видно из приведенных уравнений, в процессе фотосинтеза вещества, бедные энергией (СO₂, Н₂O), преобразуются в вещество, богатое энергией, заключенной в большом числе химических связей. В конечном итоге из углекислого газа и воды образуются глюкоза и другие углеводы.

Продолжение >>>