Моносахариды, строение, источники, основные представители, их биохимические функции

Название «моносахариды» с греческого переводится как «одиночный сахар». Эти простые углеводы состоят из одного элемента и не могут быть разбиты на более мелкие блоки. Моносахариды являют собой самую простую форму углеводов, но они могут объединяться, образовывая более сложные соединения. Например, 2 моносахарида создают дисахариды, соединение от 3 до 10 элементов – это уже олигосахариды, а 11 больше моносахаридов, связанных воедино, образуют полисахариды.

Исследователям впервые удалось получить глюкозу в 1811 году: русский ученый Константин Сигизмунд гидролизовал это вещество из крахмала, а через 33 года другой русский ученый К. Шмидт придумал углеводам их название.

Органические соединения данного класса – это самый быстрый источник энергии.

Но для начала важно сказать, что существует две формы этих веществ:

· открытая (оксоформа);

· циклическая.

Моносахариды открытой формы – это вещества, молекула которых состоит из карбонильной и нескольких гидроксильных групп. Это значит, что они могут быть альдегидоспиртами и кетоноспиртами. Отсюда и названия групп – альдозы и кетозы.

Моносахариды циклической формы могут создавать так называемые циклы, замыкаясь в кольца. Этот вид вещества более устойчив, поэтому и в природе они представлены в большем количестве.

Кроме того, моносахариды различают по длине углеродной цепи (количеству атомов углерода). Отсюда и систематизация веществ на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и так далее.

Примеры продуктов, содержащих моносахариды:

· фрукты и фруктовые соки (глюкоза, фруктоза);

· мед (глюкоза, фруктоза);

· сиропы (глюкоза, фруктоза);

· десертные вина (глюкоза, фруктоза);

· напитки (безалкогольные, энергетики, ликеры), шоколад, молочные десерты (в основном глюкоза).

ВИДЫ МОНОСАХАРИДОВ

1. Глюкоза. Это самый распространенный представитель класса простых углеводов. Название этого моносахарида с древнегреческого обозначает «сладкий», а в химии глюкоза известна также под названием «виноградный сахар». В природных условиях образуется в результате фотосинтеза. Также производится из полисахаридов, таких как целлюлоза и крахмал, в результате гидролиза и ферментирования. В процессе ферментирования глюкозы образовываются диоксид углерода и этиловый спирт. Содержится в виноградном соке, фруктах, а также есть в крови. Это вещество с формулой С₆Н₁₂О₆представляет собой сладкие белые кристаллы, которые довольно легко растворяются в воде. Глюкоза является главным поставщиком энергии для мозга. Соединение поступает в организм с плодами и ягодами, может синтезироваться при расщеплении крахмала, дисахаридов пищи. Основные функции глюкозы: питание работающих мышц, в частности, сердечной, для образования запасов гликогена в печеночной ткани, поддержания сахара в пределах нормы. При пиковых нагрузках используется в качестве источника энергии, высвобождаясь из аминокислот и триглицеридов.

2. Фруктоза. Свое второе название – «плодовый, или фруктовый сахар» – фруктоза получила из-за того, что содержится преимущественно в ягодах и фруктах. А вот химики называют это вещество левулозой. Является компонентом сахарозы и лактулозы. И хоть во многих плодах фруктоза содержится в паре с глюкозой, но плодовый сахар является более сладким веществом. Это легкоусвояемый, самый сладкий углерод, обладающий такими же свойствами, что и глюкоза. После поступления в кровь, фруктоза медленнее всасывается в кишечнике, однако очень быстро выводится из кровяного русла. До 80 % вещества задерживается в печени. Фруктоза, по отношению к глюкозе, легче трансформируется в гликоген, отличается большей сладостью, не перенасыщает кровь сахаром. Основные источники моносахарида: мед, черная смородина, персики, яблоки, груши, малина, арбузы.

Активно применяется для производства мороженого, как вещество, предотвращающее песчанистость.

3. Галактоза. Представляет собой продукт расщепления лактозы (главного углевода молока). В свободной в форме соединение не встречается, но гидролизуется из лактозы, которая содержится в молоке. Хотя галактоза не так активно растворяется в воде и является менее сладким веществом, чем глюкоза, она имеет ряд других преимуществ. В частности, образует гликолипиды и гликопротеины, которые содержатся во многих тканях.Также при определенных обстоятельствах способна переходить в галактуроновую или аскорбиновую кислоту. В женском организме галактоза может воспроизводиться из глюкозы, чтобы дальше трансформироваться в лактозу, содержащуюся в молочных железах. Галактоза обладает разными уникальными свойствами. В частности, она способствует более быстрой потери и затем удержанию веса, служит профилактическим средством против диабета у взрослых. Также является стабильным источником энергии для спортсменов и работающих физически.

4. Рибоза. Моносахарид входит в строение нуклеиновых кислот, а его производная – дезоксирибоза в молекулу ДНК. Рибоза участвует в аэробном энергообмене, определяет структуру генов, хромосом, ускоряет усвояемость креатина, борется со свободными радикалами, увеличивает работоспособность и выносливость.

В природе чаще всего моносахариды встречаются в молекулах, содержащих пять углеводных атомов (пентозы) или шесть (гектозы).

От функциональных групп моносахаридов зависят и их свойства.В результате окисления моносахаридов создаются разные классы кислот. Альдоновые кислоты – последствие окисления альдегидной группы С₁ –атома до карбоксильной группы. Альдаровые кислоты возникают после окисления альдегидной группы или первичной спиртовой С₆— атома углерода. Альдуроновая кислота создается вследствие окисления первичной спиртовой группы С₆-углерода.

Восстановление моносахаридов под воздействием ферментов или других веществ сопровождается образованием полиспиртов, например, сорбитола или рибитола. Последний, кстати, является компонентом витамина В2.