КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ (С ИЛЛЮСТРАЦИЯМИ) - ПИТАНИЕ - 2025

Классификация углеводов может быть сделано в соответствии с их функцией, в соответствии с числом атомов углерода, в соответствии с положением карбонильной группы, в соответствии с единицами , которые делают их, в соответствии с производными и согласно еде.

Углеводы, углеводы или сахариды - это химические соединения, состоящие из атомов углерода, водорода и кислорода, горение которых приводит к высвобождению диоксида углерода и одной или нескольких молекул воды. Это молекулы, широко распространенные в природе и имеющие фундаментальное значение для живых существ как со структурной, так и с метаболической точки зрения.

Циклическая структура глюкозы, гексозы (Источник: Edgar181, через Wikimedia Commons)

Обычно лучший способ представить формулу любого углевода - это Cx (H2O), что в двух словах означает «гидратированный углерод».

У растений большая часть углеводов вырабатывается во время фотосинтеза из диоксида углерода и воды, после чего они могут храниться в виде высокомолекулярных комплексов (например, крахмалов) или использоваться для придания структуры и поддержки растениям. растительные клетки (например, целлюлоза).

Животные также производят углеводы (гликоген, глюкозу, фруктозу и т. Д.), Но делают это из таких веществ, как жиры и белки. Несмотря на это, основным источником метаболизируемых углеводов для животных организмов являются растения.

Наиболее важными естественными источниками углеводов для человека обычно являются злаки, такие как пшеница, кукуруза, сорго, овес и другие; клубни, такие как, например, картофель, маниока и бананы; а также многие семена бобовых растений, таких как чечевица, фасоль, бобы и т. д.

Плотоядные животные, то есть те, которые питаются другими животными, косвенно зависят от углеводов, чтобы выжить, поскольку их жертвы или жертвы их добычи являются травоядными животными, способными использовать структурные и запасные углеводы, содержащиеся в травах. они поглощают и превращают их в белок, мышцы и другие ткани тела.

Классификация по функциям

Углеводы можно разделить на два больших класса в зависимости от их общего назначения: структурные углеводы и универсально усваиваемые углеводы или полисахариды.

Структурные углеводы

Структурные углеводы - это те углеводы, которые являются частью стенок всех растительных клеток, а также вторичные отложения, которые характеризуют ткани различных видов растений и которые выполняют определенную функцию поддержки и «строительных лесов».

Общая структура целлюлозы (Источник: Висенте Нето через Wikimedia Commons)

Среди них основным полисахаридом растений является целлюлоза, но также выделяются лигнин, декстраны, пентозаны, агар (у водорослей) и хитин (у грибов и многих членистоногих).

Легкоусвояемые углеводы

С другой стороны, перевариваемые углеводы - это те углеводы, которые гетеротрофные организмы (кроме автотрофов, которые «синтезируют свою собственную пищу») могут получать от растений и использовать их для питания своих клеток различными путями метаболизма.

Основным усваиваемым углеводом является крахмал, который содержится в клубнях, семенах злаков и многих других структурах хранения растений. Он состоит из двух похожих типов полисахаридов, амилозы и амилопектина.

Однако более простые сахара, такие как, например, фруктоза, присутствующие в больших количествах в плодах многих видов растений, также очень важны.

Мед - вещество, вырабатываемое пчелами, которое имеет значительную коммерческую ценность, также является богатым источником легкоусвояемых углеводов, но животного происхождения.

Гликоген является важным резервным полисахаридом у животных (Источник: Алехандро Порто через Wikimedia Commons)

Гликоген, который во многих случаях считается «животным крахмалом», представляет собой резервный полисахарид, синтезируемый животными, и может быть включен в группу усвояемых углеводов.

Классификация по количеству атомов углерода

В зависимости от количества атомов углерода углеводы могут быть:

- Триозы с тремя атомами углерода (например, глицеральдегид)

- Тетроза с четырьмя атомами углерода (например, эритроза)

- Пентозы с пятью атомами углерода (пример: рибоза)

- Гексозы с шестью атомами углерода (например, глюкоза)

- Гептозы с семью атомами углерода (пример: седогептулоза 1,7-бисфосфат)

Схема возможных структур полуацеталя для глюкозы и маннозы (Источник: Karlhahn через Wikimedia Commons)

Пентазы и гексозы, как правило, можно найти в виде стабильных колец благодаря образованию внутренней полуацетальной группы, то есть через соединение альдегидной или кетонной группы со спиртом.

Эти кольца могут иметь 5 или 6 «звеньев», поэтому они могут быть фуранового типа или пиранового типа, соответственно, с которыми образуются фураноза и пираноза.

Классификация по положению карбонильной группы

Положение карбонильной группы (C = O) в моносахаридах также является признаком, используемым для их классификации, потому что в зависимости от этого молекула может быть кетозной или альдозной. Таковы, например, альдогексозы и кетогексозы, а также альдопентозы и кетопентозы.

Aldosas и Cetosas (Источник: Pjvelasco, через Wikimedia Commons)

Если атом углерода, образующий карбонильную группу, находится в положении 1 (или на одном конце), то это альдегид. Вместо этого, если он находится в положении 2 (или любом другом внутреннем атоме углерода), это кетонная группа, поэтому он становится кетозом.

Взяв в качестве примера триозы, тетрозы, пентозы и гексозы из предыдущего раздела, мы видим, что альдозами этих простых сахаров являются глицеральдегид, эритроза, рибоза и глюкоза, в то время как кетозами являются дигидроксиацетон, эритрулоза, рибулоза и фруктоза соответственно.

Классификация по количеству составляющих их единиц

По количеству единиц углеводов, то есть по количеству сахаров, получаемых в результате их гидролиза, их можно классифицировать как:

Моносахариды

Это простейшие сахариды или сахара, поскольку они состоят из одной «сахарной единицы». В этой группе есть такие метаболически важные сахара, как глюкоза, метаболизм которых включает производство энергии в форме АТФ в клетках практически всех живых организмов. Также выделяются галактоза, манноза, фруктоза, арабиноза, ксилоза, рибоза, сорбоза и другие.

дисахаридов

Дисахариды, как следует из префикса их названия, представляют собой сахариды, состоящие из двух сахарных единиц. Основными примерами этих молекул являются лактоза, сахароза, мальтоза и изомальтоза, целлобиоза, гентиобиоза, мелибиоза, трегалоза и тураноза.

Химическая структура мальтозы, дисахарида (Источник: NEUROtiker через Wikimedia Commons)

олигосахариды

Они соответствуют тем углеводам, которые при гидролизе выделяют более двух «сахарных единиц». Хотя они, возможно, малоизвестны, в этой группе можно выделить рафинозу, стахиозу и вербаскозу. Некоторые авторы считают, что дисахариды также являются олигосахаридами.

Полисахариды

Полисахариды состоят из более чем 10 сахарных единиц и могут состоять из повторяющихся единиц одного и того же моносахарида (гомополисахариды) или из относительно сложных смесей различных моносахаридов (гетерополисахаридов). Примерами полисахаридов являются крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины и гликоген.

Обычно соединение между «сахарными звеньями» дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов происходит через связь, известную как гликозидная связь, которая происходит благодаря потере молекулы воды.

Классификация его производных

Как и многие молекулы, имеющие большое значение в природе, углеводы могут действовать как «строительные блоки» для других соединений, которые могут выполнять аналогичные или радикально разные функции. В соответствии с этим, такие производные финансовые инструменты можно классифицировать по их характеристикам следующим образом:

Фосфорные эфиры

Обычно они представляют собой фосфорилированные моносахариды, в которых фосфорильная группа присоединена к сахариду через сложноэфирную связь. Это чрезвычайно важные молекулы для большей части клеточных метаболических реакций, поскольку они ведут себя как «активированные соединения», гидролиз которых является термодинамически благоприятным.

Яркие примеры включают глицеральдегид-3-фосфат, глюкозо-6-фосфат, глюкозо-1-фосфат и фруктозо-6-фосфат.

Кислоты и лактоны

Они являются продуктом окисления определенных моносахаридов определенными окислителями. Альдоновые кислоты возникают в результате окисления глюкозы щелочной медью, и они в растворе находятся в равновесии с лактонами. Когда окисление направляется ферментативным катализом, могут образовываться лактоны и уроновые кислоты.

Альдиты, полиолы или сахарные спирты

Они образуются при окислении карбонильной группы некоторых моносахаридов; примерами их являются эритрит, маннит и сорбитол или глюцит.

Аминосахара

Они являются производными моносахаридов, к которым присоединена аминогруппа (NH2), обычно у атома углерода в положении 2 (особенно в глюкозе). Наиболее яркими примерами являются глюкозамин, N-ацетилглюкозамин, мурамовая кислота и N-ацетилмурамовая кислота; есть еще галактозамин.

Химическая структура глюкозамина (Источник: Edgar181 через Wikimedia Commons)

дезоксисахаров

Они являются производными моносахаридов, которые образуются, когда они теряют атом кислорода в одной из своих гидроксильных групп, поэтому они известны как «дезокси» или «дезоксисахариды».

Среди наиболее важных - те, которые составляют основу ДНК, то есть 2-дезоксирибоза, но есть также 6-дезоксиманопираноза (рамноза) и 6-дезоксигалактофураноза (фукоза).

Гликозиды

Эти соединения образуются в результате отщепления молекулы воды путем объединения аномерной гидроксильной группы моносахарида и гидроксильной группы другого гидроксилированного соединения.

Классические примеры - уабаин и амигдалин, два широко используемых соединения, которые извлекаются из африканского куста и семян горького миндаля соответственно.

Классификация по использованию в приготовлении пищи

Кубики сахара (Источник: Дитмар Рабич / Wikimedia Commons / «Würfelzucker - 2018 - 3564» / CC BY-SA 4.0 через Wikimedia Commons)

Наконец, углеводы также можно классифицировать по их назначению в процессе приготовления кулинарного блюда. В этом смысле есть подслащивающие углеводы, такие как сахароза (дисахарид), фруктоза (моносахарид) и, в меньшей степени, мальтоза (другой дисахарид).

Точно так же есть загущающие углеводы и желирующие углеводы, как, например, в случае крахмалов и пектинов.

Ссылки

1. Бадуи Дергал, С. (2016). Пищевая химия. Мексика, Pearson Education.
2. Чоу, К.В., и Халвер, Дж. Э. (1980). Углеводы. ln: Технология кормов для рыб. ФАО Программа развития Организации Объединенных Наций, Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций, Рим, Италия, 104-108.
3. Каммингс, Дж. Х. и Стивен, А. М. (2007). Терминология и классификация углеводов. Европейский журнал клинического питания, 61 (1), S5-S18.
4. Englyst, HN, и Hudson, GJ (1996). Классификация и измерение пищевых углеводов. Пищевая химия, 57 (1), 15-21.
5. Мэтьюз, К. К., Ван Холд, К. Э. и Ахерн, К. Г. (2000). Биохимия, изд. Сан-Франциско: Бенджамин Каммингс
6. Мюррей, Р.К., Граннер, Д.К., Мэйс, Пенсильвания, и Родвелл, VW (2014). Иллюстрированная биохимия Харпера. McGraw-Hill.