Углеводы представляют собой обширную группу органических соединений, ключевыми структурными элементами которых являются углерод, водород и кислород. Название этой группы веществ отражает их состав, который можно условно представить как углерод, соединённый с водой. В зависимости от сложности молекулярной структуры углеводы принято делить на две основные категории: простые и сложные.
Простые углеводы (моносахариды)
Простые углеводы, известные также как моносахариды, — это вещества кристаллической природы, обладающие хорошей растворимостью в воде. Для многих из них характерен сладкий вкус. К наиболее распространённым и важным представителям этого класса относятся глюкоза (её часто называют виноградным сахаром) и фруктоза (фруктовый сахар).
Сложные углеводы (полисахариды)
К сложным углеводам, или полисахаридам, принадлежат такие вещества, как крахмал, клетчатка (целлюлоза), сахароза (обычный свекловичный или тростниковый сахар) и лактоза (молочный сахар). Свойства этих соединений могут существенно различаться в зависимости от их строения и функций.
Роль углеводов в растениях
Углеводы являются основным строительным материалом растительного мира, составляя до 85–90% массы растений. Они синтезируются в зелёных частях растений в процессе фотосинтеза. В растительном организме углеводы выполняют несколько жизненно важных функций. Во-первых, они служат основой для формирования механических тканей, обеспечивая опору и прочность (например, целлюлоза в клеточных стенках). Во-вторых, они выступают в роли главного энергетического ресурса. При дыхании моносахариды расщепляются с выделением энергии, которая используется для всех процессов жизнедеятельности. Излишки моносахаридов преобразуются в полисахариды, становясь запасными питательными веществами. Так, крахмал накапливается в клубнях картофеля, сахароза — в корнеплодах сахарной свёклы, а целлюлоза формирует прочное волокно хлопчатника.
Углеводы в организме животных
В организмах животных содержание углеводов значительно ниже и составляет в среднем около 2% от сухой массы, хотя в некоторых органах, таких как печень, их доля может достигать 10%. Животные получают углеводы исключительно с пищей. В пищеварительном тракте сложные полисахариды под действием ферментов и микрофлоры расщепляются до простых моносахаридов. Эти простые соединения всасываются в кровь и транспортируются в печень, где происходит их преобразование в гликоген — запасной животный крахмал, который служит резервным источником энергии.
Превращения углеводов в организмах
Важной особенностью углеводов является их способность к взаимопревращениям с другими классами органических веществ как в растительных, так и в животных организмах. Углеводы могут служить исходным материалом для синтеза жиров, аминокислот, белков, дубильных веществ и многих других соединений, что подчёркивает их центральную роль в обмене веществ.