Моносахариды: виды, функции и применение

Что такое моносахариды, где они содержатся

Моносахариды, простые сахара или монозы — органические соединения, являющиеся структурными компонентами сложных углеводов и присутствующие во всех живых клетках. Дефицит рассматриваемых веществ в ежедневном рационе приводит к нарушениям метаболизма, возникновению депрессий, развитию патологий, резкому снижению трудоспособности.

Общие сведения

Простые сахара — легкоусвояемые, быстро расщепляемые элементы, состоящие из 1 молекулы. В структуре последней присутствуют 3-7 атомов углерода.

Вещества способны образовывать однородные системы с водой. В соединениях со спиртом монозы изменяют свое состояние минимально.

Кристаллы элементов окрашены в белый цвет, изменяющийся при нагревании до бурого.

Большинство моносахаридов отличается сладким вкусом; некоторые разновидности горчат.

В организм человека вещества попадают при употреблении пищи, всасываются в кишечнике. Распад легких сахаров сопровождается выделением значительного объема энергии.

Важнейшие моносахариды, примеры содержащих их продуктов

Представителями группы являются глюкоза (декстроза), галактоза, фруктоза (левулоза), манноза, фукоза, рибоза. Монозы содержатся в сиропах, шоколаде, хлебобулочных изделиях из муки грубого помола, безалкогольных сладких напитках, цельнозерновых крупах, бобовых и злаковых..

В природных объектах присутствует малое количество свободных моносахаридов. Исключение составляют глюкоза, фруктоза.

Первое из перечисленных веществ относится к наиболее распространенным. Перечень основных продуктов, богатых декстрозой, приведен в таблице ниже.

Список	Содержание элемента (г) в 0,1 кг
Мед	36
Финики сорта Меджул (Маджуль)	33,7
Курага	33,1
Виноград (зеленый, красный)	7,2
Слива, бананы	5
Вишня	4,2
Кукуруза	3,4
Смородина (белая, красная)	3,2
Яблоки, груши	2,5
Красный перец (сладкие сорта)	1,9
Свежая белокочанная капуста	1,8
Соки:
виноградный
манго	5,3
апельсиновый	2,3

Продукты животного происхождения содержат минимальное количество моносахарида глюкозы. Так, в 0,1 кг устриц выявлено 0,96 г декстрозы, в аналогичном количестве желтка куриного яйца — 0,23 единицы, молока (коровьего, 2% жирности) — 0,01 грамм.

Голодания, строгие диеты и несбалансированное питание приводят к развитию гипогликемии (дефицита рассматриваемого вещества). Следствиями патологического состояния являются расстройства памяти, нарушения клеточного обмена, сбои в работе сердца, бессонница, хроническая усталость.

Моносахарид фруктоза отличается от глюкозы более насыщенным сладким вкусом, неустойчивостью к кислым и щелочным растворам, относительно низкой скоростью всасывания. Расщепляется в печени.

Левулоза содержится в тех же растительных продуктах, что и декстроза. Лидерами по количеству элемента являются: мед (34-42%), финики и курага (32 и 12 г в 0,1 кг сухофруктов соответственно). Употребление пищи, богатой фруктозой, не приводит к резкому повышению уровня сахара в крови.

Для чего нужны простые углеводы?

Основная функция легких углеводов — энергетическая. Включение в рацион продуктов, содержащих рассматриваемые вещества, способствует быстрому восстановлению сил после физических, умственных нагрузок.

В перечне важных свойств моносахаридов:

• укрепление иммунной системы;
• улучшение работы ЖКТ, нервной системы, сердца;
• выведение токсинов;
• активизация процессов усвоения кальция, аскорбиновой кислоты;
• минимизация риска возникновения депрессий.

Из простых сахаров человеческий организм синтезирует гликолипиды, нуклеополисахариды, гликопротеины, другие соединения.

Суточная потребность

Объем быстро расщепляемых элементов, употребляемых ежедневно, должен составлять до 20% от общего количества поступаемых в организм углеводов. Суточная потребность в монозах снижается у лиц, страдающих избыточным весом и гипертониями.

Увеличивать указанную норму рекомендуется представителям интеллектуальных профессий, спортсменам, занимающимся тяжелым физическим трудом работникам.

Изменять привычный рацион питания следует после консультации с диетологом: избыток моносахаридов может привести к ухудшению самочувствия, повышению АД, нарушению работы ЖКТ, непереносимости молочной продукции.

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:

• глюкоза (декстроза);
• фруктоза;
• галактоза;
• манноза;
• рибоза;
• дезоксирибоза.

Все они являются гексозами, то есть состоят из 6 атомов углерода.

Полуискусственные моносахара

Гексозы (содержат 6 атомов углерода):

• D и L-аллоза;
• D и L-альтроза;
• D и L-фукоза;
• D и L-гудоза;
• D-сорбоза;
• D-тагатоза.

Пентозы (содержат 5 атомов углерода):

• D и L-арабиноза;
• D и L-ликсоза;
• рамноза;
• D-рибоза;
• рибулоза и ее синтетическая форма;
• D-ксилоза (древесный сахар).

Тетрозы (содержат 4 атома углерода):

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).

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.

1. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая, П. В. Сергиев. – Моно- и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть I, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 82 с.
2. Ю. С. Шабаров, Т. С. Орецкая. – Моно- и дисахариды (учебное пособие для студентов III курса), Часть II, 5-е издание, Москва, МГУ им. М. В. Ломоносова, 2010 г. – 86 с.

Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru

Специальность: инфекционист, гастроэнтеролог, пульмонолог .

Общий стаж: 35 лет .

Образование: 1975-1982, 1ММИ, сан-гиг, высшая квалификация, врач-инфекционист .

Научная степень: врач высшей категории, кандидат медицинских наук.

Повышение квалификации:

1. Инфекционные болезни.
2. Паразитарные заболевания.
3. Неотложные состояния.
4. ВИЧ.

Структура, свойства, функции моносахаридов и их производных.

Функции углеводов. Классификация углеводов по строению.

Термин “углеводы” возник потому, что первые представители углеводов по составу отвечали формуле C_m(H₂O)_n, т.е. углерод+вода (например, глюкоза и фруктоза имеют форму C₆(H₂O)₆, сахароза – C₁₂(H₂O)₁₁, крахмал – [C₆(H₂O)₅]_n). Впоследствии были обнаружены природные углеводы с др. элементным составом (например, дезоксирибоза – С₅Н₁₀О₄), но термин “углеводы” закрепился за этой группой органических веществ.

По химической природе углеводы – это органические вещества, содержащие карбонильную группу (кетонную или альдегидную)и несколько гидроксильных групп. Или углеводы – это альдегиды и кетоны многоатомных спиртов и их производные.

Углеводы составляют около 2% массы тела, но роль их очень велика. Суточная потребность в углеводах – 400-450 г. и зависит от пола, возраста, рода трудовой деятельности.

Углеводы выполняют в организме следующие функции:

1. Энергетическая. При окислении в тканях 1 г углеводов (глюкозы) выделяется 4,1 ккалэнергии. За счёт углеводов покрывается 60% энергозатрат организма.

2. Пластическая. Углеводы входят в состав сложных молекул: нуклеиновых кислот (например, пентозы: рибоза и дезоксирибоза, участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК), гликолипидов, гликопротеинов и протеогликанов. Углеводы входят во все органы и ткани организма.

3. Структурная.Гетерополисахариды (гиалуроновая кислота, хондроитинсульфаты) являются структурными компонентами межклеточного вещества, соединительной ткани

4. Резервная.Углеводы способны накапливаться в организме в виде гликогена в печени (10%) и мышцах (2%) и расходуется по мере необходимости.

5. Защитная. Секреты, выделяемые различными железами, богаты углеводами – мукополисахаридами, которые защищают организм от механических повреждений, патогенных бактерий и вирусов.

6. Группоспецифическая. Белки, определяющие группу крови – гликопритеины.

7. Участвуют в проведении нервных импульсовв составе гликолипидов биомембран.

8. Иммунная – Иммуноглобулины – гликопротеины, участвуют в поддержании иммунитета: осуществляют специфическое узнавание и связывание чужеродных элементов.

КЛАССИФИКАЦИЯ углеводов

По составу углеводы делят на 3 группы:

Структура, свойства, функции моносахаридов и их производных.

Моносахариды (монозы) – производные многоатомных спиртов, содержащие карбонильную группу(альдегидную или кетонную в зависимости от положения в молекуле). Монозы не подвергаются гидролизу, т.к. состоят из одной молекулы.

Моносахариды, содержащие кетонную группу, называются кетозами (кетоспиртами): диоксиацетон, фруктоза.

Моносахариды, содержащие альдегидную группу – альдозами (альдоспиртами): глицериновый альдегид (глицеральдегид), рибоза, глюкоза, галактоза.

По количеству углеродных атомов в молекулемоносахариды делятся на подклассы:

триозы (С-3) – диоксиацетон, глицеральдегид;

тетрозы (С-4) – эритроза и др.;

пентозы (С-5) – рибоза, дезоксирибоза и др.; входят в состав коферментов НАД и ФАД (рибоза), в состав ДНК и РНК (рибоза и дезоксирибоза).

гексозы (С-6) – глюкоза, фруктоза, галактоза и т.д.

Глюко́за (C₆H₁₂O₆) от греч. glykys-сладкий («виноградный сахар», декстроза) – наиболее распространенный моносахарид животных. Основная функция глюкозы энергетическая, а так же пластическая: из глюкозы могут образовываться моносахариды (например; фруктоза, триозы); входит в состав дисахаридов: мальтозы, сахарозы, лактозы; полисахаридов: крахмала, гликогена, целлюлозы, гликопротеинов, гликолипидов, липополисахаридов, гликозидов и производных нуклеотидов и др., регулирует осмотическое давление.

Галактоза – пространственный изомер глюкозы, отличается от неё расположением гидроксильной группы и атома водорода у 4 углеродного атома. Входит в состав лактозы, полисахаридов, гликолипидов. Галактоза в печени превращается в глюкозу.

Глюкоза и галактоза – альдоспирты, поэтому обладают восстанавливающими (редуцирующими) свойствами: восстанавливают металлы из их оксидов (дают положительную реакцию Троммера).

Фруктоза– кетоспирт (восстанавливающими свойствами не обладает, реакция Троммера отрицательна). Содержится в ягодах, фруктах, в мёде. В печени легко превращается в глюкозу. Путь распада фруктозы в организме короче, это важно при питании больных сахарным диабетом, когда глюкоза усваивается слабо.

Моносахариды могут существовать в двух изомерных (таутомерных) формах: линейной (оксо-форме) и циклической (полуацетальной – образуется при взаимодействии карбонильной и гидроксильной групп). В результате циклизации в молекуле моносахарида появляется дополнительный асимметрический атом углерода. Образующиеся циклические формы отличаются друг от друга расположением полуацетального гидроксила. К α-изомерам относят моносахариды, у которых гликозидный гидроксил находится под плоскостью кольца, к β -изомерам — моносахариды, у которых полуацетальный гидроксил находится над плоскостью кольца. Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:

Производные моносахаридов:

Гексуроновые кислоты образуются при окислении в молекуле гексоз спиртовой группы у 6-го атома углерода до карбоксильной (─ СН₂ОН → ─ СООН), например, из глюкозы – глюкуроновая кислота, из галактозы – галактуроновая.Глюкуроновая кислота участвует в обезвреживании токсических продуктов, которые образуются при распаде аминокислот, гемоглобина, а также участвует в построении кислых гетерополисахаридов.

Аминосахара(гексозамины)образуются призамещении ОН – группы на аминогруппу у 2 углеродного атома в молекуле гексоз гексоз. Из глюкозы образуется глюкозамин, из галактозы – галактозамин. Они входят в состав мукополисахаридов, гликопротеинов и гликолипидов, являются составной частью клеточной оболочки. В организме могут быть в свободном состоянии или в комплексе с уксусной кислотой – ацетилгексозамины: Например, нейраминовая кислота. Сиаловые кислоты – соединение нейраминовой и уксусной.

Фосфорные эфиры –активные формы,образуются в процессе обмена углеводов: гексозо – 1 – фосфат, гексозо – 6 – фосфат, гексозо – 1, 6 – дифосфат.

Классификация углеводов — моносахариды, дисахариды и полисахариды

Одной из разновидностей органических соединений, необходимых для полноценного функционирования человеческого организма, являются углеводы.

Они разделяются на несколько типов согласно своему строению — моносахариды, дисахариды и полисахариды. Следует разобраться, для чего они нужны и каковы их химические и физические свойства.

Классификация углеводов

Углеводами называют соединения, в составе которых находятся углерод, водород и кислород. Чаще всего они имеют природное происхождение, хотя некоторые создаются промышленным путем. Их роль в жизнедеятельности живых организмов огромна.

Основными их функциями называют следующие:

1. Энергетическая. Эти соединения – главный источник энергии. Большая часть органов может полноценно работать за счет энергии, полученной при окислении глюкозы.
2. Структурная. Углеводы необходимы для формирования почти всех клеток организма. Клетчатка играет роль опорного материала, а в костях и хрящевой ткани находятся углеводы сложного типа. Одним из компонентов клеточных мембран является гиалуроновая кислота. Также углеводистые соединения требуются в процессе выработки ферментов.
3. Защитная. При функционировании организма осуществляется работа желез, выделяющих секреторные жидкости, нужные для защиты внутренних органов от патогенного воздействия. Значительная часть этих жидкостей представлена углеводами.
4. Регуляторная. Эта функция проявляется во влиянии на человеческий организм глюкозы (поддерживает гомеостаз, контролирует осмотическое давление) и клетчатки (воздействует на желудочно-кишечную перистальтику).
5. Особые функции. Они свойственны отдельным видам углеводов. К таким особым функциям относятся: участие в процессе передачи нервных импульсов, формирование разных групп крови и пр.

Исходя из того, что функции углеводов достаточно разнообразны, можно предположить, что эти соединения должны различаться по своему строению и особенностям.

Это действительно так, и основная классификация их включает в себя такие разновидности, как:

1. Моносахариды. Они считаются наиболее простыми. Остальные типы углеводов вступают в процесс гидролиза и распадаются на более мелкие составляющие. У моносахаридов такой способности нет, они являются конечным продуктом.
2. Дисахариды. В некоторых классификациях их относят к олигосахаридам. В их составе находится две молекулы моносахарида. Именно на них делится дисахарид при гидролизе.
3. Олигосахариды. В составе этого соединения находится от 2 до 10 молекул моносахаридов.
4. Полисахариды. Эти соединения являются самой крупной разновидностью. В их состав входит больше 10 молекул моносахаридов.

У каждого вида углеводов есть свои особенности. Нужно рассмотреть их, чтобы понять, как каждый из них влияет на человеческий организм и в чем его польза.

Моносахариды

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Они содержатся в таких продуктах, как:

• мед;
• шоколад;
• фрукты;
• некоторые виды вина;
• сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Глюкоза

Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови. Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Дисахариды и их применение

Следующий тип углеводных соединений – дисахариды. Они считаются сложными веществами. В результате гидролиза из них образуется две молекулы моносахаридов.

Этот тип углеводов отличается следующими особенностями:

• твердость;
• растворимость в воде;
• слабая растворимость в концентрированных спиртах;
• сладкий вкус;
• цвет – от белого до коричневого.

Основные химические свойства дисахаридов заключаются в реакциях гидролиза (происходит разрыв гликозидных связей и образование моносахаридов) и конденсации (формируются полисахариды).

Встречается 2 типа таких соединений:

1. Восстанавливающие. Их особенностью является наличие свободной полуацетальной гидроксильной группы. За счет нее у таких веществ присутствуют восстановительные свойства. К данной группе углеводов относятся целлобиоза, мальтоза и лактоза.
2. Невосстанавливающие. У этих соединений нет возможности к восстановлению, поскольку у них отсутствует полуацетальная гидроксильная группа. Наиболее известными веществами этого типа являются сахароза и трегалоза.

Эти соединения широко распространены в природе. Они могут встречаться как в свободном виде, так и в составе других соединений. Дисахариды являются источником энергии, поскольку при гидролизе из них образуется глюкоза.

Лактоза очень важна для детей, поскольку является основным из компонентов детского питания. Еще одной функцией углеводов этого типа является структурная, поскольку они входят в состав целлюлозы, которая нужна для формирования растительных клеток.

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

• нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
• цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
• у них нет запаха;
• почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

Моносахариды

Моносахариды – это простые углеводы, имеющие в составе одно звено. Данные компоненты регулярно поступают в организм человека вместе с пищей, они требуются для функционирования внутренних органов, для поддержания жизненных сил и энергии, но их количество должно быть умеренным. Они являются твердыми сладкими элементами, которые полностью растворяются в воде, а вот растворимость в спиртах протекает хуже: они практически не вступают в реакцию с эфирами. Существуют разные виды данных соединений, которые обладают характерными особенностями.

Общее описание

Наименование «моносахариды» с греческого языка означает «одиночный сахар». Это простые углеводы, которые имеют в составе один элемент и не разбиваются на мелкие блоки.

Данные компоненты являются простой формой углеводов. Однако они способны объединяться, образуя более сложные формы соединений. К примеру, при соединении двух моносахаридов образуются дисахариды, соединения, состоящие от 3 до 10 компонентов – олигосахариды, а вот 11 и больше моносахаридов – полисахариды.

Для справки! Исследователи смогли впервые получить глюкозу в 1811 году. Русский ученый Константин Сигизмунд для гидролиза данного вещества использовал крахмал. Через 33 года другой русский ученый К. Шмидт придумал углеводам название.

Моносахариды – это официальное название, которое обычно используется в области пищевой и химической промышленности.

Но в пище они представлены тремя известными элементами:

Общая формула моносахаридов – С6Н12О6. Каждый имеет в основе 6 атомов углерода, которые входят в гексозную группу. Но размещение элементов у каждого вещества может быть разным. По этой причине их называют структурными изомерами.

Классификация простых углеводов

Классификация используется для разделения моносахаридов на отдельные формы. Каждая из них обладает определенными качествами и свойствами, которые могут влиять на состав углеводов.

Разработаны две формы моносахаридов:

Простые углеводы, имеющие открытую форму, – компоненты, молекулы которых состоят из карбонильной и нескольких гидроксильных групп. Это означает, что они могут быть альдегидоспиртами и кетоноспиртами. Отсюда появились названия «альдозы» и «кетозы». Элементы с циклической формой создают создавать, они замыкаются в кольца. Этот вид вещества считается наиболее устойчивым, по этой причине в природе отмечается высокий уровень циклических моносахаридов. Моносахариды различают по длине углеродной (по количеству атомов углеводов). Именно отсюда появилась систематизация компонентов на триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и так далее.

Изомеры моносахаридов

В основе почти всех простых углеводов имеются асимметричные атомы углерода. Именно это привело к появлению двух оптических стереоизомеров – D и L. Глицериновый альдегид является исходным компонентом для всех моносахаридов. Последующие преобразования осуществляются при удлинении цепей глицеринового альдегида. Формы D и L – зеркальные отражения друг друга. В природе часто встречаются представители D-формы, а вот синтетические элементы представляются в виде L-варианта. Однако стоит учитывать, что обе формы имеют разные качества.

Биохимические свойства

Качества определяются функциональными группами данных компонентов. Они способны вступать в реакции окисления и восстановления, при этом не меняя структуры и состава.

Во время окисления образуются различные классы кислот:

• Альдоновые кислоты. Они появляются после окислительных реакций в альдегидной группе С1-атома, в результате которых образуется карбоксильная группа.
• Альдаровые кислоты. Данные вещества образуются после окислительных реакций альдегидной группы или первичной спиртовой С6-атома углерода.
• Альдуроновая кислота формируется при окислении первичной спиртовой группы С6-углерода.

Главные функции простых сахаров

Моносахариды для человека имеют важное значение. Они являются главными источниками энергии, благодаря им поддерживаются жизненные силы. Многие имеют в 1 грамме 4 килокалории.

Важно! Чтобы мозг человека нормально работал, ему требуется не менее 150-160 граммов моносахаридов.

Но все же данные элементы, углеводы, не считаются незаменимыми питательными веществами для организма человека.

Однако они выполняют важные функции для человека, это связано с их уникальными качествами. Например, глюкоза – основное топливо для клеточных структур организма. Фруктоза принимает участие в обменных процессах. Галактоза была выявлена в эритроцитах у людей, имеющих третью группу крови.

Моносахариды и сахар в крови

Всасывание моносахаридов в организме осуществляется на уровне тонкой кишки. А поглощение происходит без предварительного ферментирования и расщепления. Другие, более сложные углеводы организм всасывает в форме моновеществ.

Обратите внимание: Что касается глюкозы и галактозы, то эти элементы организм человека способен быстро и легко усваивать, в отличие от других углеводов. А вот поглощение фруктозы происходит долго, на этот процесс требуются силы. Данное вещество может усваиваться не полностью.

Обычно глюкоза и галактоза моментально проникают в состав крови и одновременно с этим данные компоненты вызывают резкий подъем уровня сахара. Это связано с тем, что они имеют высокий гликемический индекс. А вот фруктоза имеет низкий показатель гликемического индекса, она вызывает медленное и мягкое повышение сахара.

В роли питательных элементов

В виде питательных элементов моносахариды применяются в натуральной и полуискусственной формах. Их объединяет общая функция – все компоненты являются основной подкормкой мозга. Его клеточные структуры без необходимого количества сахаров не могут нормально функционировать.

Среди натуральных в природе встречаются:

Все вышеперечисленные компоненты являются гексозами, а именно состоят из 6 атомов углерода.

Полуискусственные моносахара

Гексозы имеют в составе 6 атомов углерода. К ним относятся:

• D- и L-аллоза;
• D- и L-альтроза;
• D- и L-фукоза;
• D- и L-гудоза;
• D-сорбоза;
• D-тагатоза.

Пентозы имеют в основе 5 атомов углерода. В эту группу входят:

• D- и L-арабиноза;
• D- и L-ликсоза;
• рамноза;
• D-рибоза;
• рибулоза и ее синтетическая форма;
• D-ксилоза (древесный сахар).

Тетрозы (имеют 4 атома углерода):

Ниже имеется список продуктов, которые имеют в составе моносахариды:

• фрукты и соки из фруктов;
• мед;
• сиропы;
• десертные вина;
• различные напитки (без содержания алкоголя, энергетики, ликеры), шоколад, молочные десерты. В данной продукции имеется глюкоза.

Особенности пищевых моносахаридов

К моносахаридам относятся различные соединения, но среди пищевых обычно используются глюкоза, фруктоза, галактоза. Характеристика каждого углевода обладает определенными особенностями, которые необходимо тщательно рассмотреть.

Глюкоза

Данный моносахарид является белым веществом в кристаллической форме. Оно формируется естественным путем, но обычно для его образования применяется гидролиз или процессы фотосинтеза. Соединение обладает специальной формулой, которая применяется для его обозначения, – С6Н12О6. Компонент отлично растворяется в воде, имеет сладкие вкусовые качества.

Глюкоза играет важную роль для организма человека. Она обеспечивает мозговые и мышечные ткани требуемой энергией. При проникновении в организм компонент быстро усваивается, далее он всасывается в состав крови и переходит во все внутренние системы. Далее осуществляются окислительные реакции глюкозы, в результате которых происходит высвобождение энергии.

Обратите внимание: Если отмечается недостаточный уровень глюкозы, то может развиться гипогликемия. Она отрицательно влияет на структуры головного мозга. Но и высокий уровень данного компонента в крови также представляет опасность для организма, это может привести к развитию сахарного диабета.

Фруктоза

Компонент имеет сходные свойства с глюкозой. Но отличие состоит в медленной скорости усвоения. Чтобы произошло полноценное усвоение данного компонента в организме, требуется, чтобы фруктоза перешла в состояние глюкозы.

Поэтому фруктоза не представляет особой угрозы для состояния здоровья больных сахарным диабетом. Потребление данного компонента не провоцирует резкий скачок сахара в крови. Но лучше употреблять его с особой осторожностью.

Важно! Фруктоза способна быстро преобразовываться в состояние жирных кислот. Это может стать основным фактором развития ожирения. Также компонент понижает чувствительность к инсулину, это может вызвать появление сахарного диабета второго типа.

Компонент входит в состав ягод, фруктов, также содержится в меде. Соединение имеет белую окраску. Оно обладает сладкими вкусовыми качествами, которые более выражены, в отличие от глюкозы.

Галактоза

Этот компонент не встречается в природе, его получают путем гидролиза лактозы, которая имеется в составе молока. Это соединение обладает плохой растворимостью в воде и менее выраженным сладким вкусом. Но у него имеются определенные плюсы – оно образует гликолипиды и гликопротеины, которые имеются в составе многих тканей. Он предоставляется в двух формах – циклической и ациклической. Этот компонент имеется в основе многих растений, но также является компонентом определенных полисахаридов, включая бактериальные. По этой причине он часто принимает участие в процессах брожения, преобразованиях в лактозные дрожжи.

Химия реакций этого компонента способна привести к тому, что он может быстро перейти в состояние глюкозы. А при определенных обстоятельствах галактоза способна переходить в галактуроновую или аскорбиновую кислоту. Галактоза выявляется в небольших количествах в составе молока, помидоров, других овощей и фруктов. В области пищевой промышленности вещество применяется при изготовлении энергетических напитков.

К положительным свойствам галактозы стоит отнести:

• Она способствует быстрому снижению лишнего веса.
• Сдерживает вес на одном месте.
• Является отличной профилактикой против сахарного диабета у взрослых.
• Считается стабильным источником энергии для спортсменов.

Роль моносахаридов в жизни

Моносахариды и полисахариды имеют важное значение для жизни человека, они требуются для работы внутренних органов, для поддержания жизненных сил. Благодаря им организм насыщается требуемой энергией, которая необходима для функционирования всех систем.

В более частом потреблении моносахаридов нуждаются люди, которые занимаются тяжелой физической и умственной работой, спортсмены. Данные вещества показаны детям в период активного роста, людям с психическими расстройствами, депрессией, нарушениями работы органов пищеварительной системы, со слишком низким весом. Сладкое требуется в периоды сильной интоксикации организма.

Практический совет: А вот людям, которые имеют лишнюю массу тела, гипертоникам, пожилым и ведущим малоподвижный образ жизни стоит отказаться от потребления моносахаридов. Иначе могут возникнуть серьезные проблемы со здоровьем.

Моносахариды – необходимые компоненты для организма человека. Они играют особую роль в функционировании внутренних органов и головного мозга, поэтому эти компоненты обязательно должны периодически поступать в организм. Но все же стоит их потреблять в умеренных количествах, особенно людям с лишней массой тела и больным сахарным диабетом.