Что такое моносахариды в биологии
Моносахариды
Моносахариды – это простейший вид углеводов, являются простой формой сахара, состоят из одного элемента. Твердые по своей структуре, вещества не поддаются гидролизу, быстро растворяются в H₂O, значительно хуже – в спиртах.
Общая характеристика моносахаридов
Простые углеводы из-за особенности их состава не разделяются на другие вещества и составляющие, но они способны объединяться между собой и образовывать сложные соединения. Когда два моносахарида соединяются между собой, появляются дисахариды, при слиянии 3-10 элементов – олигосахариды, а от 11 и больше – полисахариды. Первый раз глюкоза была обнаружена в начале XIX века русским ученым Константином Сигизмундом в результате гидролиза из крахмала. Спустя 3 десятилетия учёный К. Шмидт дал углеводам официальное название.
Обычно моносахариды в природе можно найти в виде глюкозы – составляющей части полисахаридов. В рационе людей они появляются в виде глюкозы, фруктозы и галактозы. Общая формула моносахаридов – С₆H₁₂O₆. Моносахариды часто называют структурными изомерами. Такое название они получили из-за разного количества и размещения атомов H в составе каждого из них.
Классификация моносахаридов
Существуют разные типы классификации простых углеводов. Моносахариды отличаются между собой по форме, она бывает открытой или циклической. К первой категории относятся альдозы и кетозы – в их молекулах находятся гидроксильные и карбонильная группы. Простые углеводы второй категории могут образовывать циклы, они отличаются своей устойчивостью, в природе их можно встретить гораздо чаще. Также моносахариды разделяются на несколько категорий в зависимости от длины углеродной цепи.
Изомеры моносахаридов
Благодаря наличию симметричных атомов H в составе моносахаридов образовалось два стереоизомера – D и L, которые абсолютно идентичны, но в обратном направлении. Чаще можно встретить в природе изомер D-формы. А L-форма – это по большей части синтетические вещества. Но каждая из форм имеет особые индивидуальные свойства.
Биохимические свойства моносахаридов
Каждая группа простых углеводов имеет свои характеристики и свойства, поэтому они могут принимать участие в окислительных и восстановительных реакциях.
В первом случае как результат образуются различные кислоты, в том числе:
При восстановительных реакциях моносахара с ферментами, а также другими элементами образуются полиспирты.
Основные функции
Основная функция моносахаридов – это предоставление энергии для организма человека. В принципе, такое предназначение у любых углеводов, однако количественная составляющая будет отличаться. Моносахариды в 1 г доставляют в организм 4 ккал. Чтобы человеческий мозг мог работать в стандартном режиме, ему необходимо в сутки не менее 150-200 г сладости. Но всегда важно помнить, что моносахариды не являются обязательным источником энергии, но их функции играют огромную роль для организма:
Моносахариды и сахар в крови
Усваиваются моносахариды в организме не сразу, а только после поступления в тонкую кишку. Всасывание происходит без дополнительных реакций разложения или ферментации. Среди всех существующих углеводных разновидностей более охотно человеческий организм принимает глюкозу и галактозу, обеспечивая им очень быстрое и легкое усвоение. С фруктозой обстоятельства немного меняются, дела обстоят сложнее.
В этом случае потребуются затраты энергии, гораздо больше времени. Но в результате вещество полностью не усваивается. Высокий и низкий гликемический индекс каждого продукта и вещества тоже сразу же отражается на скорости передачи моносахаров по клеткам. Глюкозе и галактозе он помогает практически моментально попадать в кровь и способствовать резкому скачку уровня сахара, так как является высоким. Для фруктозы все наоборот: он низкий, поэтому действует более мягко, постепенно и медленно.
Моносахарид как питательное вещество
Простейший углевод может быть использован как источник питания и в естественной, и в искусственной форме. При этом моносахарид выступает главным источником питания для мозга, обеспечивает правильную работу его клеток. В натуральной форме в природе к моносахаридам относятся: глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза, рибоза, дезоксирибоза. Каждое соединение имеет 6 атомов углерода.
Искусственные моносахариды делятся на несколько групп:
Моносахариды можно найти в таких продуктах питания, как фруктовые плоды, соки, мед, сиропы, вина. Исключительно глюкоза содержится в молочной продукции, шоколадных плитках, ликерах и безалкогольных напитках.
Характеристика пищевых моносахаридов
Глюкоза
В переводе с греческого глюкоза обозначает «сладкий» или «виноградный сахар» в химии. Найти ее можно в фруктовых салатах, виноградном соке. Она содержится в крови. Формула глюкозы – С₆H₁₂O₆ – это быстрорастворимые в воде сладкие белые кристаллы.
Глюкоза является частью дисахаридов и полисахаридов, считается одним из основных среди существующих в природе простых углеводов. Формируется благодаря фотосинтезу или же добывается из полисахаридов (крахмала, целлюлозы) методом ферментирования и гидролиза. В результате разложения глюкозы на ферменты появляется диоксид углерода и этиловый спирт. Такой способностью обладают все углеводы, она позволяет обеспечивать транспортировку сахара в крови до всех клеток в организме. Для человека глюкоза – это один из основных источников энергии, который обеспечивает нормальную работу мышц.
Фруктоза
Фруктозу принято по-другому называть «плодовым сахаром» или «фруктовым сахаром». Такое название она получила из-за того, что находится в основном в ягодах и фруктах. У химиков для фруктозы есть свое название – левулоза. Фруктоза – это один из составляющих элементов лактулозы и сахарозы.
Обратите внимание: По сравнению с глюкозой плодовый сахар – это более сладкое вещество, которое можно обнаружить также и в составе меда. Еще фруктовый сахар – это единственный вид углеводов, который входит в состав человеческой и бычьей спермы.
От глюкозы фруктоза отличается отсутствием стойкости к щелочной и кислой среде. Фруктоза – это основной компонент, используемый в производстве мороженого, так как он способен предотвратить песчанистость. Когда сахар в большом количестве попадает в человеческий организм, он способен вызывать всевозможные расстройства при работе органов пищеварения, способствует увеличению содержания липидов в крови, что является предпосылкой для развития болезней из области кардиологии.
Галактоза
В чистом виде галактозу встретить в природе не удастся. Она образуется в результате гидролиза из лактозы, входящей в состав молока. По сравнению с двумя другими моносахаридами галактоза является наименее сладкой. Она не так быстро растворяется в воде, но имеет существенные отличия и преимущества. Галактоза способствует формированию гликолипидов и гликопротеинов, входящих в основу многих тканей организма. Галактоза может быть двух форм: циклической и ациклической. Найти ее можно в тканях растений, она выступает в качестве элемента определенных полисахаридов, в том числе и бактериальных. Поэтому галактоза очень часто принимает участие в процессах брожения и превращения в лактозные дрожжи. В человеческом организме галактозу можно найти как составляющую часть лактозы или молочного сахара, а также нескольких других веществ. При химической реакции очень легко видоизменяется в глюкозу и способствует упрощению усвоения углерода. В отдельных случаях вещество может остановиться частью галактуроновой и аскорбиновой кислот. В организме женщин галактоза образуется из глюкозы, чтобы в дальнейшем превратиться в лактозу, которая содержится в молочных железах. В пищевых продуктах галактозу можно найти в помидорах, молоке, а также других овощных и фруктовых плодах. Также ее активно используют в качестве основного активного компонента энергетических напитков.
Индивидуальные свойства галактозы:
До конца все свойства галактозы до сих пор не изучены, но ученые уже обнаружили ее уникальные возможности, поэтому считают ее «сахаром новой эпохи».
Необходимость моносахаридов
Самая большая необходимость в получении моносахаридов возникает у людей с большими физическими и умственными нагрузками, активно занимающихся спортом.
Также эти вещества крайне важны для таких категорий людей, как:
Установить четкую норму потребления моносахаридов и тщательно просчитывать калории необходимо людям:
Основные признаки нехватки моносахаридов в организме:
И наоборот, признаками того, что крайне необходимо уменьшить количество поступающих моносахаров в организм, являются дистрофия печени, появление гипертонии, изменение кислотно-щелочного баланса. Людям с врожденной или приобретенной непереносимостью молочной продукции также стоит ограничить потребление сахаров. Моносахариды и полисахариды – это важнейшие компоненты, являющиеся частью ежедневного рациона человека. Они крайне необходимы для восстановления жизненных сил, получения энергии, повышения настроения и правильной работы мозга. Поэтому каждому человеку необходимо заботиться о наличии «сладких» веществ в ежедневном рационе в оптимальной для него дозировке.
Моносахариды
Моносахариды – это самые простые углеводы, состоящие из одного звена. Обычно это твердые сладкие вещества, хорошо растворимые в воде, хуже – в спиртах и практически не вступающие в реакцию с эфиром.
Общая характеристика
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.
В пище моносахариды представлены 3 веществами: глюкозой, фруктозой, галактозой.
В природе простейшие углеводы обычно представлены в форме глюкозы.
Все они обладают общей формулой – С6Н12О6. И поскольку каждый из них имеет в составе 6 атомов углерода, принадлежат к гексозной группе. Меж тем, несмотря на общую молекулярную формулу, расположение атомов в каждом из этих веществ отличается. Это позволяет называть их структурными изомерами.
Классификация простых углеводов
В современной науке применяют разные классификации для определения типов моносахаридов.
Но для начала важно сказать, что существует две формы этих веществ:
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.
Изомеры моносахаридов
В составе практически всех моносахаридов есть асимметричные атомы углерода. Благодаря этому существуют два оптических стереоизомера – D и L. При этом глицериновый альдегид принято считать исходным веществом для всех моносахаридов. Все последующие трансформирования происходят в результате удлинения его цепей. D и L формы моносахаридов являются зеркальными отражениями друг друга. В природе чаще встречаются «представители» D-формы, а синтетические вещества преимущественно представлены в виде L-варианта. При этом важно сказать, что обе формы обладают разными свойствами.
Биохимические свойства
От функциональных групп моносахаридов зависят и их свойства. Соответственно, они могут вступать в реакции окисления и восстановления.
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.
Функции простых сахаров
Моносахариды в первую очередь являются источниками энергии. Большинство из них, как и другие углеводы, в 1 грамме вещества содержат примерно 4 килокалории.
Мозгу же для адекватного функционирования требуется не меньше 160 г этого сладкого вещества.
Моносахариды не принадлежат к числу незаменимых для организма питательных веществ, однако каждый из представителей «вида» важен для человека своими уникальными функциями. Глюкоза, к примеру, это основное топливо для клеток организма. Фруктоза участвует в метаболических процессах. А галактозу обнаружили в эритроцитах у лиц с третьей группой крови. Моносахарид рибоза является частью дезоксирибонуклеиновой кислоты в хромосомах.
Моносахариды и сахар в крови
Моносахариды, как и большинство других питательных веществ, всасываются организмом на уровне тонкой кишки. Они могут быть поглощены без предварительной ферментации и расщепления. Более того, все остальные, более сложные углеводы организм «проглатывает» в форме моновеществ. Глюкозу и галактозу человек усваивает легче и быстрее, чем другие углеводы, а для поглощения фруктозы организму требуется больше времени и сил, при этом она всасывается не полностью. После потребления глюкоза и галактоза быстро попадают в кровь и резко повышают уровень сахара, поскольку обладают высоким гликемическим индексом. В это же время фруктоза, благодаря низкому гликемическому показателю, повышает сахар в крови медленнее и мягче.
В роли питательных веществ
Моносахариды в качестве питательных веществ используются в натуральной и полуискусственной формах.
Но все они играют роль основной «подкормки» для мозга, клетки которого без достаточного количества сахаров не смогли бы правильно работать.
В природе натуральные моносахариды – это:
Все они являются гексозами, то есть состоят из 6 атомов углерода.
Полуискусственные моносахара
Гексозы (содержат 6 атомов углерода):
Пентозы (содержат 5 атомов углерода):
Тетрозы (содержат 4 атома углерода):
Примеры продуктов, содержащих моносахариды:
Характеристика пищевых моносахаров
Глюкоза
Название этого моносахарида с древнегреческого обозначает «сладкий», а в химии глюкоза известна также под названием «виноградный сахар». Содержится в виноградном соке, фруктах, а также есть в крови. Это вещество с формулой С6Н12О6 представляет собой сладкие белые кристаллы, которые довольно легко растворяются в воде.
Этот вид моносахара считается наиболее важным в природе. Глюкоза – составляющий элемент дисахаридов и полисахаридов. 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. И эта способность характерна для всех углеводов, так как в результате позволяет крови транспортировать сахара ко всем клеткам организма. В человеческом организме играет роль поставщика энергии. Является важнейшим веществом для работы мышц.
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. Также он входит в состав меда. И что интересно, это единственный вид сахаров, содержащийся в сперме человека и быка.
Главное отличие фруктозы от глюкозы – в неустойчивости к щелочным и кислым растворам. Активно применяется для производства мороженого, как вещество, предотвращающее песчанистость. Употребляемая в больших количествах, вызывает расстройство пищеварения. А также увеличивает концентрацию липидов в крови, что, как полагают, является фактором риска развития кардиологических болезней.
Галактоза
Как правило, она, не встречается в природе, 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.
Моносахарид галактоза представлен сразу в двух формах: циклической и ациклической. Содержится в тканях растений, а также является элементом некоторых полисахаридов, в том числе и бактериальных. Посему нередко становится участником процессов брожения и трансформации в так называемые лактозные дрожжи. В человеческом организме представлена в составе лактозы (молочный сахар) и некоторых других веществ. В результате химических реакций легко трансформируется в глюкозу, что помогает более легкому усваиванию углерода. 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.
Наличие галактозы обнаружено в молоке, помидорах и многих других овощах и фруктах. В пищевой промышленности галактоза активно используется в качестве активного ингредиента энергетических напитков.
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.
Учитывая уникальные возможности галактозы, исследователи все чаще называют ее «сахаром новой эпохи», хотя и признаются, что многое о свойствах этого вещества пока не знают.
Потребность в моносахаридах
Обычно более всего в достаточном потреблении моносахаридов нуждаются люди работающие тяжело физически или умственно, а также спортсмены. Дети, в период интенсивного роста, люди с психическими нарушениями, депрессиями, болезнями пищеварительного тракта, слишком малым весом и во время интоксикации также нуждаются в «сладеньком».
А вот кому стоит более тщательно считать калории и потребление углеводов в сутки, так это лицам с ожирением разных стадий, гипертоникам, пожилым, а также ведущим малоподвижную жизнь.
Кроме того, моносахариды необходимы людям с дефицитом кальция и витамина С, так как эти углеводы помогают усвоению названных полезных веществ.
Понять, что организм испытывает нехватку моносахаридов можно по сниженному сахару в крови, резкому похудению, депрессивных состояниях, а также непокидающему чувству голода. Наоборот, сигналом к уменьшению сладких порций служат дистрофия печени, признаки гипертонии и кислотно-щелочной дисбаланс. Также не стоит злоупотреблять сахарами людям с непереносимостью молочного.
Моносахариды – важная часть нашего ежедневного питания. Они необходимы человеку для пополнения жизненных сил, хорошего настроения и правильной работы мозга. Так позаботьтесь о том, чтобы эти вещества присутствовали в вашем рационе.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Моносахариды
Содержание
Виды моносахаридов
Моносахариды подразделяют на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. (3, 4, 5, 6 и т. д. атомов углерода в цепи); природные моносахариды с углеродной цепью, содержащей более 9 атомов углерода, не обнаружены. Моносахариды, содержащие 5-членный цикл, называются фуранозами, 6-членный — пиранозами.
Изомерия
Для моносахаридов, содержащих n асимметричных атомов углерода, возможно существование 2n стереоизомеров (см. Изомерия).
Классификация моносахаридов
Не все следующие монозы найдены в природе, некоторые были синтезированы:
| Альдотриоза |  глицеральдегид (глицераль) | |||||||
| Альдотетрозы |  эритроза |  треоза | ||||||
| Альдопентозы |  рибоза |  арабиноза |  ксилоза |  ликсоза | ||||
| Альдогексозы |  аллоза |  альтроза |  глюкоза |  манноза |  гулоза |  идоза |  галактоза |  талоза |
| кетотриоза |  диоксиацетон | |||
| кетотетрозы |  эритрулоза | |||
| кетопентозы |  рибулоза |  ксилулоза | ||
| кетогексозы |  псикоза |  фруктоза |  сорбоза |  тагатоза |
Моносахариды с более длинными цепями известны, например кетогепсозы, маногептулоза и седогептулоза.
Химические свойства
Моносахариды вступают в химические реакции, свойственные карбонильной и гидроксильной группам. Характерная особенность моносахаридов — способность существовать в открытой (ациклической) и циклической формах и давать производные каждой из форм. Большинство моноз циклизуются в водном растворе с образованием гемиацеталей или гемикеталей (в зависимости от того, являются ли они альдозами или кетозами) между спиртом и карбонильной группой того же самого сахара. Глюкоза, например, легко образует полуацетали, соединяя свои своим С1 и О5, чтобы сформировать 6-членное кольцо, названное пиранозид. Та же самая реакция может иметь место между С1 и О4, чтобы сформировать 5-членное фуранозид.
Моносахариды в природе
Моносахариды входят в состав сложных углеводов (гликозиды, олигосахариды, полисахариды) и смешанных углеводсодержащих биополимеров (гликопротеиды, гликолипиды и др.). При этом моносахариды связаны друг с другом и с неуглеводной частью молекулы гликозидными связями. При гидролизе под действием кислот или ферментов эти связи могут рваться с высвобождением моносахаридов. В природе свободные моносахариды, за исключением D-глюкозы и D-фруктозы, встречаются редко. Биосинтез моносахаридов из углекислого газа и воды происходит в растениях (см. Фотосинтез); с участием активированных производных моносахаридов — нуклеозиддифосфатсахаров — происходит, как правило, биосинтез сложных углеводов. Распад моносахаридов в организме (например, спиртовое брожение, гликолиз) сопровождается выделением энергии.
Применение
Некоторые свободные моносахариды и их производные (например, глюкоза, фруктоза и её дифосфат и др.) используются в пищевой промышленности и медицине.
Примечания
Ссылки
 Углеводы | |||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Общие: | Альдозы · Кетозы · Фуранозы · Пиранозы | ||||||||||||||
| Геометрия | Аномеры · Мутаротация · Проекция Хоуорса | ||||||||||||||
| Моносахариды |
| ||||||||||||||
| Мультисахариды |
| ||||||||||||||
| Производные углеводов |
| ||||||||||||||
Полезное
Смотреть что такое «Моносахариды» в других словарях:
МОНОСАХАРИДЫ — простые углеводы, содержащие гидроксильные и альдегидную (альдозы) или кетонную (кетозы) группы. По числу атомов углерода различают триозы, тетрозы, пентозы и т. д. В живых организмах в свободном виде (кроме глюкозы и фруктозы) встречаются редко … Большой Энциклопедический словарь
МОНОСАХАРИДЫ — простые сахара, одна из осн. групп углеводов. Представляют собой обычно полиокси альдегиды (альдозы) или полиоксикетоны (кетозы). Углеродная цепь может содержать 3 и более атомов углерода (триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.). Существуют в… … Биологический энциклопедический словарь
моносахариды — ов; мн. Класс органических соединений; углеводы, неспособные к гидролизу (глюкоза, фруктоза и т.п.; встречаются в растениях и животных организмах). * * * моносахариды простые углеводы, содержащие гидроксильные и альдегидную (альдозы) или кетонную … Энциклопедический словарь
моносахариды — (моно. гр. sakchar сахар + eidos вид) иначе монозы класс органических соединений, углеводы, неспособные к гидролизу; многие м. встречаются в растениях и животных организмах (глюкоза, фруктоза и др.) в свободном виде и в виде различных… … Словарь иностранных слов русского языка
моносахариды — ▲ углеводы моносахариды, простые углеводы не способны гидролизоваться с образованием более простых сахаров. гексозы. глюкоза. галактоза. фруктоза. ксилоза. | сорбит. гликозиды. | глюкозиды. пентозы: рибоза. ↓ сладости … Идеографический словарь русского языка
моносахариды — monosacharidai statusas T sritis chemija apibrėžtis Polihidroksialdehidai arba polihidroksiketonai. formulė Formulę žr. priede. priedas( ai) Grafinis formatas atitikmenys: angl. monosaccharides rus. моносахариды … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
моносахариды — (син.: монозы, сахара простые) группа углеводов, не способных к гидролизу; входят в состав живых организмов в свободном и связанном виде; являются источником энергии и структурным компонентом … Большой медицинский словарь
Моносахариды — органические соединения, одна из основных групп углеводов (См. Углеводы); содержат гидроксильные группы и альдегидную (альдозы) или кетогруппу (кетозы). М. подразделяют на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т. д. (3, 4, 5, 6 и т. д.… … Большая советская энциклопедия
Моносахариды — см. Гидраты углерода и Глюкозы … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
МОНОСАХАРИДЫ — углеводы, представляющие собой по лигидроксиальдегиды (альдозы) и полигидроксикетоны (ке тозы) общей ф лы С n Н 2n О n ( п =3 9), в к рых каждый атом С (кроме карбонильного) связан с группой ОН, и производные этих соед., содержащие разл. др.… … Химическая энциклопедия