УГЛЕВОДЫ

УГЛЕВОДЫ
УГЛЕВОДЫ, органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, причем два последние обычно находятся в том же отношении, как в воде. Это определение, как основанное на чисто формальном признаке, конечно недостаточно и правильнее охарактеризовать У. как различной степени сложности альдегидные и кетонные производные многоатомных спиртов. Самые простые из них, монозы (см.), с 3, 4, 5, 6 или 7 атомами углерода и являются такими альдеги-доспиртами (см. Альдозы) или кетоноспиртами (см. Кетозы), более же сложные У. могут быть рассматриваемы как простые эфиры или ангидриды, образовавшиеся соединением двух или нескольких частиц моноз с выделением воды (см. Полисахариды). В 1927 г. Международной комиссией по реформе химико-биол. номенклатуры была предложена следующая номенклатура У.: глюциды (углеводы); озы (монозы); озиды: голозиды (полисахариды), гете-розиды (гликозиды). У. чрезвычайно распространены в растительном мире, являясь здесь, с одной стороны, скелетными веществами (клетчатка, гемицел-люлоза, пектин), с другой,—принимая участие в обмене веществ (крахмал, инулин, сахара). В организме животных количество различных форм углеводов значительно меньше, но и здесь они играют огромную роль при обмене веществ (гликоген, сахара), принимая участие в построении скелетных тканей только у оболочниковых (Tunicata). Организм животных не способен синтезировать У. из минеральных веществ и получает их извне или непосредственно с растительной нищей (травоядные) или через посредство травоядных животных (плотоядные). В растениях У. образуются в процессе фотосинтеза у зеленых растений и хемосинтеза у прототрофных организмов (нитрифицирующие, серные бактерии). В наст, время изучен, да и то не во всех своих частях, только фотосинтез, при к-ром углекислота и вода соединяются с молекулой аедепого пигмента хлорофила; это соединение поглощает солнечные лучи, преимущественно-красно-оранжевой части спектра, и за счет энергии последних происходит хим. перегруппировка, приводящая повидимому к образованию перекисного органического соединения. Последнее затем отщепляется от хлорофила с выделением газообразного кислорода. По теории, высказанной впервые Байером (A. Bayer, 1870), при этом образуется формальдегид; шесть молекул последнего уплотняются по типу альдоля и образуют монозу. Это может быть выражено следующими уравнениями: СОа+НаО= СНаО + Ог вСНгО = CeUigOe- Однако до сих пор не имеется безусловных доказательств образования формальдегида. Характер образующейся при фотосинтезе' монозы не установлен, но есть ряд данных, позволяющих думать, что таковой является фруктоза. Процесс фотосинтеза требует поглощения значительных количеств солнечной энергии (674 больших калории на образование одной грамм-молекулы) и является основным энергетическим процессом всего органического мира, так как от него прямо или косвенно зависят все жизненные явления растений и животных. Образовавшаяся при фотосинтезе фруктоза легко перегруппировывается в близкие ей по строению глюкозу и маннозу, а также путем относительно простых изменений может дать начало и целому ряду других У. (см. также Ассимиляция). Выяснению-строения У. было посвящено большое количество исследований (Е. Fischer, Kiliani, Tollens, Haworth, Irvine и др.) и в наст. время принято воззрение, что монозы могут встречаться в виде стойких и нестойких форм. Первые (пиранозы) являются производными шестичленного гетероциклического ядра пи-рана, вторые (фуранозы)—пятичленного гетероциклического ядра фурана: о                            о /\                         /\ НС СН                           НС СН III                                    J1 НС СН                           НС—СН Ч/ СН2 пиран                               фурэн Производные фурана в естественном состоянии существуют только в связанной форма (фрукто-фураноза в тростниковом сахаре), в свободной же нестойки и быстро переходят в пиранозы. Все монозы содержат альдегидную или кетонную группу и благодаря этому, с одной стороны, легко восстанавливаются, напр. действием амальгамы натрия на водные растворы, давая начало многоатомным спиртам (арабиноза-—арабиту, ксилоза—ксилиту, глюкоза и фруктоза—сорбиту, галактоза— дульциту), к-рые часто встречаются в растениях в свободном виде. С другой стороны, они очень легко подвергаются окислению, причем для альдоз можно отличить три типа последнего: 1) при окислении одной только альдегидной группы образуются глюконовые к-ты (глюконовая, манноновая, галактоновая, ара-боновая, ксилоновая); 2) при окислении первичной спиртовой группы и сохранении неизменной альдегидной—уроновые кислоты (глю-куроновая); 3) при окислении и альдегидной и первичной спиртовой групп—сахарные к-ты (сахарная из глюкозы, манносахарная из маннозы, слизевая из галактозы). При оки- слении фруктозы происходит разрыв углеродной цепи по месту кето-группы, и при слабом окислении получается смесь гликолевой и <$-эритроновой к-т, а при более энергичном— смесь щавелевой, виноградной, мезовинной и гликолевой к-т. Способность моноз легко окисляться используется для их количественного определения: чаще всего применяются методы, основанные на восстановлении окиси меди в закись, и метод Вильштеттера и Шуделя (Willstatter, Schudel), в к-ром альдегидная группа окисляется действием иода в щелочном растворе, что позволяет определять аль-дозы в присутствии кетоз, т. к. последние иодом не окисляются. Характерными соединениями, служащими для отделения моноз друг от друга, служат гидразоны и озазоиы (см.), т. е. соединения с одной или двумя молекулами фенилгидразина. Две молекулы моноз, соединяясь между собой с выделением одной частицы.воды, дают начало дисахаридам, (см.) или биозам, наиболее известными из которых являются сахароза, мальтоза и лактоза. Дисахариды могут образоваться или двумя одинаковыми моно-зами (две молекулы глюкозы образуют мальтозу и трегалозу при соединении по типу а-гликозида, генциобиозу и целлобиозу при соединении по типу /!-гликозида и т. д.) или же гексозы могут принадлежать к разным типам (сахароза состоит из глюко-пиранозы и фрукто-фуранозы, мелибиоза — из галактозы и глюкозы, лактоза—тоже из галактозы и глюкозы). То же наблюдается и для триса-харидов: амялотриоза состоит из трех частиц глюкозы, а раффиноза из глюкозы, фруктозы и галактозы. Как монозы, так и дисахариды и трисахариды хорошо кристаллизуются, обладают характерным оптическим вращением, встречаясь в правых, левых и неактивных видоизменениях. Характерна для них также пространственная изомерия. Так напр. глюкоза встречается в двух изомерах — а и р и дает два ряда производных: а- и Д-гли-козиды, характеризующиеся между прочим своим отношением к ферментам: а-гликозиды расщепляются ферментами типа дрожжевой мальтазы (а-гликозидазы), /5-гликозиды—ферментами типа эмульсина (/?-гликозидазы). Строение их видно из следующих формул: СН2ОН I                                    О Н у\---------------------V       II я                 \ |\ он        н у он \|___.....__\/ он н          он а-глюкопираноза СНаОН ! О Н у\-----------------------V ОН |\ он          н у\ ОН \[___________I/ Н Н                   ОН 0-глюкопираноза Если принять во внимание все возможные случаи оптической изомерии, пространственной изомерии и то, что каждая моноза может встречаться в пираиозной и фуранозной формах, то легко понять, что число возможных Сахаров может быть огромно и что в наст. время известна только часть их. Монозы вступают . в гликозидную связь не только с монозами же, но и с соединениями, не обладающими свойствами последних: жирными и ароматическими спиртами, альдегидами, кетонами, флавонами, антоцианами, пурино-выми основаниями, горчичными маслами и т. д. Все эти соединения именуются гликози-дами и по отношению к ферментам ведут себя, как указано выше. Молекулы моноз, соединяясь между собой, могут дать начало не только ди-, три- и те-трасахаридам, но и веществам, несравненно более сложным, как напр. крахмал (см.), инулин (см.), гликоген (см.), гемицеллюлезы, клетчатка, пектиновые вещества, слизи, гумми, объединяемым под именем полисахаридов или полиоз. Общими признаками всех этих соединений являются их аморфность и нерастворимость в воде (исключение в последнем отношении представляет инулин). С водой крахмал и гликоген образуют коллоидальные растворы. При этом обычно наступают и б. или м. глубокие изменения в виде частичного гидролиза, расщепления сложных агрегатов на более простые. При нагревании с к-тами й при действии специфических ферментов полисахариды распадаются с образованием моноз, чаще всего глюкозы (целлюлеза, крахмал, гликоген, некоторые гемицеллюлезы), а в некоторых маннозы, галактозы, фруктозы (инулин), арабинозы, ксилозы. Иногда при гидролизе образуется сложная смесь моноз и их производных, как напр. при гидролизе пектиновых веществ, где образуется арабино-за, галактуроновая к-та и галактоза. Точных формул строения неизвестно ни для одного коллоидного полисахарида. То же самое приходится сказать и относительно их молекулярного веса. Можно лишь думать, что отдельные монозы соединены между собой внутри молекул полисахаридов попарно: за это говорит образование мальтозы при диастатическом распаде крахмала, целлобиозы при расщеплении клетчатки. Некоторые сахара синтезированы искусственно; впервые сахароподоб-ное вещество было получено Бутлеровым в 1861 г. путем конденсации формальдегида действием известковой воды; близость полученного им вещества к сахарам была установлена Э. Фишером, получившим подобное вещество действием баритовой воды на ди-бромид акролеина и назвавшим его а-акрозой. В последнее время появилось много работ, посвященных искусственному фотохимическому синтезу У., однако результаты этих работ весьма противоречивы. Пищевое значение У. чрезвычайно велико, т. к. они являются в организме одним из главных источников энергии. 1 г У. дает при сжигании около 4,1 бол. калории. Организм человека получает необходимое для него количество У. отчасти с мясной пищей (гликоген), с молоком (лактоза), главным же образом с растительной в виде крахмала, сахарозы, различных моносахаридов и т. д. Особенно велико значение крахмала, являющегося главной составной частью многих пищевых продуктов (см.). Так напр. зерна пшеницы содержат его 65%, кукурузы—65%, ржи—69%, риса—75%, сорго и ячменя—60%, овса— 53%, клубни картофеля—от 14% до 25% (от сырого веса), клубни бататов—от 10% до 20%. Второе место принадлежит сахарозе, содержание к-рой в стеблях сахарного тростника доходит до 20% от сырого веса, в стеблях сахарного сорго—до 15% и в корнях сахарной свеклы—до 20—22%. В плодах банана содержание Сахаров доходит до 23% от сырого веса, в винограде—до 22% и т. д. — Кроме самих У. материалом для их образования в организме служат белки. Углеводы же в свою очередь дают материал для синтеза жиров в организме. См. также Обмен веществ, Гликолиз, Мышцы. Вещества группы У. имеют также большое техническое и промышленное значение, напр. целлюлеза идет на производство бумаги, коллодия, искусственного шелка. Производное Сахаров—фурфурол, получающийся в виде отбросов при производстве бумаги, получил большое применение в производстве искусственных смол, бакелита и т. д. У. служат материалом для получения винного спирта, ацетона, молочной к-ты и других технически важных продуктов. Лит.: Бернгауар, Химия и биохимия Сахаров, М., 1933; Б л аго в еще иски й А., Биохимия растений, стр. 109—234, М., 1934; Гесс К., Химия целлюлозы, М., 1934; Гэворт В., Строение углеводов, М., 1934; Клейн В., Бактериологический метод анализа углеводов, Врач, дело, 1928, № 13—14; Ш о р ы г и н П., Химия углеводов, М., 1932; Handbuch der Biochemie, hrsg. v. С. Oppenhelmer, В. I—Kohlenhydrate, Jena, 1924 (лит.).

Большая медицинская энциклопедия. 1970.

Игры ⚽ Нужно решить контрольную?

Полезное


Смотреть что такое "УГЛЕВОДЫ" в других словарях:

  • УГЛЕВОДЫ — сахара, алифатич. полиоксикарбонильные соединения и их многочисл. (в т. ч. полимерные) производные, компоненты всех без исключения живых организмов. У. делят на моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Большинство природных У. производные… …   Биологический энциклопедический словарь

  • УГЛЕВОДЫ — УГЛЕВОДЫ, группа природных органических соединений, химическая структура которых отвечает формуле (CъH2O)n (т.е. углерод+вода; отсюда название). Различают моно , олиго и полисахариды, а также сложные углеводы гликопротеины, гликолипиды, гликозиды …   Современная энциклопедия

  • УГЛЕВОДЫ — обширная группа природных органических соединений, химическая структура которых часто отвечает общей формуле Cm(H2O)n (т. е. углерод вода, отсюда название). Различают моно , олиго и полисахариды, а также сложные углеводы гликопротеиды,… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Углеводы — УГЛЕВОДЫ, группа природных органических соединений, химическая структура которых отвечает формуле (C·H2O)n (т.е. углерод+вода; отсюда название). Различают моно , олиго и полисахариды, а также сложные углеводы гликопротеины, гликолипиды, гликозиды …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • УГЛЕВОДЫ — УГЛЕВОДЫ, органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода, которые входит в состав многих пищевых продуктов. Количества атомов водорода и кислорода соотносятся как 2:1, как в воде (Н2О). Простейшими углеводами являются сахара …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • УГЛЕВОДЫ — (значение для рыб) органические соединения, необходимые для жизнедеятельности организмов. У. находятся в растениях (до 80% от сухого веса) и животных организмах (2%), являются для них источником энергии и запасным питательным веществом. Зеленые… …   Прудовое рыбоводство

  • УГЛЕВОДЫ — УГЛЕВОДЫ, ов, ед. углевод, а, муж. Органические соединения, содержащие углерод, кислород и водород. | прил. углеводный, ая, ое и углеводистый, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • УГЛЕВОДЫ — обширная гр. орг. соединений, играющих наряду с белками и липидами важнейшую роль в живых организмах. Особенно богаты У. растения. Состав большинства У. может быть выражен общей формулой Сn(Н2О)m, отсюда и их назв. При посмертном разлож. остатков …   Геологическая энциклопедия

  • углеводы — углеводы. сахариды. моносахариды. дисахариды: сахароза. лактоза. мальтоза. полисахариды …   Идеографический словарь русского языка

  • УГЛЕВОДЫ — важнейший и обширный класс природных органических соединений, хим. структура которых выражается формулой С (Н20). У. являются необходимым и главным источником энергии для живых организмов. В основе классификации У. лежит их способность к (см.).… …   Большая политехническая энциклопедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»