БИОЛОГИЯ Том 1 - руководство по общей биологии - 2004

3. ХИМИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ ЖИВОГО

3.2. Углеводы

3.2.2. Дисахариды

На рис. 3.7 отмечены некоторые свойства дисахаридов. Дисахариды образуются в результате реакции конденсации между двумя моносахаридами, обычно гексозами. Реакция конденсации предполагает удаление воды:

Связь между моносахаридами, возникающая в результате реакции конденсации, называется гликозидной связью. Обычно она образуется между 1-м и 4-м углеродными атомами соседних моносахаридных единиц (1,4-гликозидная связь). Этот процесс может повторяться бессчетное число раз, в результате чего и возникают гигантские молекулы полисахаридов (рис. 3.12). После того как моносахаридные единицы соединятся друг с другом, их называют остатками. Таким образом, мальтоза состоит из двух остатков глюкозы. Среди дисахаридов наиболее широко распространены мальтоза, лактоза и сахароза:

Мальтоза = Глюкоза + Глюкоза

Лактоза = Глюкоза + Галактоза

Сахароза = Глюкоза + Фруктоза

Рис. 3.11. Пространственные модели α- и β-глюкозы.

Рис. 3.12. Образование дисахарида и полисахарида из моносахаридных единиц. В данном примере из α-глюкозы образуется мальтоза и из нее синтезируется крахмал.

Мальтоза (солодовый сахар) образуется из крахмала при его переваривании под действием ферментов, называемых амилазами. Это обычно происходит в пищеварительном тракте животных или в прорастающих семенах. Последний процесс используется, в частности, в пивоварении, где источником крахмала служит ячмень. Сначала стимулируют прорастание ячменя, результатом чего является превращение крахмала в мальтозу (этот этап носит название «осолаживание»). Далее из мальтозы в процессе дрожжевого брожения образуется спирт. На этом этапе мальтоза расщепляется до глюкозы под действием фермента мальтазы — процесс, который протекает также при переваривании углеводов в организме животных.

Лактоза, или молочный сахар, содержится только в молоке и служит важным источником энергии для детенышей млекопитающих. Она переваривается медленно и потому способна обеспечивать постоянный стабильный приток энергии.

Сахароза, или тростниковый сахар — самый распространенный в природе полисахарид. Чаще всего она встречается в растениях, где в больших количествах транспортируется по флоэме. Сахароза особенно пригодна для этого, так как благодаря ее высокой растворимости она может транспортироваться в виде весьма концентрированных растворов. В химическом отношении сахароза довольно инертна, т. е. при перемещении из одного места в другое она практически не вовлекается в метаболизм. По этой же причине сахароза иногда откладывается в качестве запасного питательного вещества. Промышленным способом сахарозу получают из сахарного тростника или сахарной свеклы; именно она и есть тот самый «сахар», который мы обычно покупаем в магазине.

Редуцирующие сахара

Все моносахариды и некоторые дисахариды, в том числе мальтоза и лактоза, относятся к группе редуцирующих (восстанавливающих) сахаров, т. е. соединений, способных вступать в реакцию восстановления. Сахароза представляет собой единственный нередуцирующий сахар среди распространенных сахаров. Две обычные реакции на редуцирующие сахара — реакция Бенедикта и реакция Фелинга (разд. 3.7) — основаны на способности этих сахаров восстанавливать ион двухвалентной меди до одновалентной. В обеих реакциях используется щелочной раствор сульфата меди(II) (CuSO₄), который восстанавливается до нерастворимого оксида меди(I) (Сu₂O).