Катаболизм углеводов

Обмен углеводов играет большую роль в жизнедеятельности организма. Катаболизм углеводов, с одной стороны, сопровождается освобождением энергии, которая может накапливаться в макроэргических связях АТФ и использоваться в дальнейшем для синтеза необходимых молекулярных компонентов клетки и совершения различных видов работ, с другой стороны, образующиеся метаболиты служат исходными веществами для образования биологически важных соединений, таких как аминокислоты, липиды, нуклеотиды.

Запасным полисахаридом в тканях человека является гликоген, процесс распада которого называют гликогенолизом. Этот процесс может осуществляться либо путем гидролиза, либо фосфоролиза:

Дальнейшей распад глюкозы возможен двумя путями. Один из них заключается в распаде шестиугольной молекулы глюкозы на две трехугольные молекулы. Этот путь называется дихотомическим распадом глюкозы.

При реализации второго пути происходит потеря молекулой глюкозы одного атома углерода, что приводит к образованию пентозы; этот путь носит название апотомического распада.

Основные понятия и термины раздела

Альдозы – моносахариды, в состав которых входит несколько гидроксильных и дона альдегидная группа.

Брожение – расщепление молекул моносахаридов под влиянием ферментов.

Восстанавливающие дисахариды – дисахариды, проявляющие свойств восстановителей, дающие реакции характерные для альдегидов (реакцию с реактивом Фелинга, реакцию «серебряного зеркала»).

Гликозиды – производные моносахаридов, в которых водород в полуацетальном гидроксиле заменен на радикал.

Гликозидный гидроксил (полуацетальный) – гидроксил, возникающий при образовании циклической формы моносахарида.

Кетозы – моносахариды, в состав которых входит несколько гидроксильных и одна кето-группа.

Моносахариды (простые углеводы, монозы) – углеводы, не подвергающиеся гидролизу.

Невосстанавливающие дисахариды – дисахариды, не проявляющие свойств восстановителей (не реагируют с реактивом Фелинга и не дают реакцию «серебряного зеркала»).

Олигосахариды (сложные углеводы) – биополимеры, мономерами которых служат моносахариды.

Таутомерия моносахаридов – явление взаимного перехода открытой и циклической форм моносахарида в растворе.

Углеводы – полигидроксикарбонильные соединения и их производные.

Вопросы и задания

1. Какие органические соединения называют углеводами?

2. Какие функциональные группы входят в состав альдогексоз?

3. Сколько оптических изомеров существует для открытой и циклической форм D-глюкозы? Что такое α- и β-циклические формы моносахаридов?

4. Составьте структурные иформулы:

а) рибозо-5-фосфата;

б) глюкозо-6-фосфата;

в) галактозо-1-фосфата;

г) фруктозо-1,6-дифосфата;

д) этил-α-D-глюкопиранозида.

5. Объясните явление кольчато-цепной таутомерии моносахаридов. Напишите формулы таутомеров для альдогексозы и кетогексозы.

6. Напишите структурную формулу дисахарида, состоящего из двух остатков глюкозы, связанных между собой α-1,4-гликозидной связью. Как называется этот дисахарид?

7. Какие гомополи- и гетерополисахариды вы знаете? Каково их строение? Биологическая роль?

Проверь себя (экспресс-тест)

1. К моносахаридам относятся:

а) мальтоза; б) фруктоза; в) лактоза; г) гепарин.

2. На какие группы подразделяются углеводы по функциональным группам?

а) альдозы и кетозы; б) моносахариды и дисахариды;

в) глюкозы и фруктозы; г) пентозы и гексозы.

3. α-глюкоза и β-глюкоза - …….

а) оптические изомеры; б) структурные изомеры;

в) олигосахариды; г) цис-транс- изомеры.

4. Оптическая изомерия углеводов связана с существованием в их молекуле…

а) нескольких гидроксильных групп;

б) асимметрических атомов углерода;

в) карбонильной группы;

г) хиральных центров.

5. Глюкоза в водном растворе представляет собой…

а) альдегидоспирт;

б) шестичленный (пиранозный) цикл, содержащий атом кислорода;

в) пятичленный (фуранозный) цикл, содержащий атом кислорода;

г) смесь перечисленных структур.

6. Образование полисахаридов из моносахаридов – это реакция…

а) полимеризации; б) поликонденсации;

в) этерификации; г) гидролиза.

7. В состав сахарозы входят:

а) две молекулы глюкозы; б) две молекулы фруктозы;

в) глюкоза и фруктоза; г) галактоза и глюкоза.

8. По какому признаку дисахариды подразделяют на восстанавливающие и невосстанавливающие?

а) по реакции с водородом;

б) по реакции с азотной кислотой;

в) по реакции с раствором гидроксиддиаминсеребра;

г) по возможности взаимного превращения циклической и линейной форм.

9. Продуктом фосфоролиза мальтозы является:

а) глюкоза и галактоза ; б) глюкозо-1-фосфат и глюкоза;

в) глюкозо-6-фосфат и глюкоза; г) глюкозо-1-фосфат и галактоза.

10. Какой процесс с участием углеводов приводит к выделению наибольшего количества энергии?

а) окисление кислородом воздуха; в) брожение;

б) восстановление; г) карбоксилирование.