Глава 6. Метаболизм углеводов

Широкое распространение углеводов в организме человека определя­ется многообразием выполняемых ими функции. Особое значение среди них имеют следующие:

• энергетическая. Энергия, выделяемая в процессе распада углеводов, запасается в макроэргических связях АТФ и в дальнейшем используется для обеспечения различных потребностей клеток;
• структурная. Полисахариды играют важную роль в формировании межклеточного матрикса соединительной ткани;
• пластическая. Углеводы используются для образования других классов органических веществ в клетках — гликопротеинов, протеогликанов, гликолипидов, нуклеотидов и т.д.;
• депонирующая. Полисахарид гликоген представляет собой своеобразное депо глюкозы в организме. Тем самым он обеспечивает поддержание резервного запаса глюкозы как энергетического субстрата и пластического материала;
• защитная. Углеводы принимают участие в образовании антител в крови. Антитела, в свою очередь, защищают организм от чужеродных агентов;
• информационная. Углеводы входят в состав рецепторов и участвуют в процессе «узнавания» лигандов. Являясь структурным компонентом антител, они принимают непосредственное участие в «узнавании» чужеродных агентов.

Помимо этого, углеводы выполняют некоторые специфические функции. К их числу относятся обеспечение скольжения суставных поверхностей, защита слизистых оболочек от действия агрессивных веществ и пр.

Углеводы — полигидроксилкарбонильные соединения и их производные

Основные функции углеводов:

◊ энергетическая;

◊ структурная;

◊ пластическая;

◊ депонирующая;

◊ защитная;

◊ информационная

Углеводы представляют собой полигидроксилкарбонильные соединения и их производные. В их состав, как правило, входят гидроксильные и карбонильная (альдегидная или кетонная) группы.

Углеводы представляют собой обширный класс органических веществ. К ним относятся:

• моносахариды, которые содержат только одну структурную единицу полигидро­ксилкарбонила. Их состав в большинстве своем описывается эмпирической формулой С_m(Н₂О)_n;

• олигосахариды, которые состоят из коротких цепей, образованных моносахаридными остатками, связанными друг с другом гликозидными связями. Они содержат в своем составе от 2 до 10 гликозидных остатков (рис. 6.1). Как правило, олигосахариды, содержащие 2–3 гликозидных остатка, встречаются в свободном виде. Молекулы олигосахаридов, содержащих более 3 моносахаридных остатков, находятся в связанном с белками или липидами состоянии;
• полисахариды, которые представляют собой длинные линейные или разветвленные гликозидные цепи, образованные моносахаридными остатками. Они являются высокомолекулярными веществами (био­полимерами).

Рис. 6.1. Олигосахариды — дисахариды

По строению полисахариды подразделяются на две группы:

• гомополисахариды, молекула которых построена из одинаковых гликозидных остатков. К ним относятся крахмал, гликоген (рис. 6.2), целлюлоза, хитин, пектиновые вещества и др.;
• гетерополисахариды (глюкозаминогликаны), молекула которых образована различными моносахаридными остатками и их производными.

Рис. 6.2. Фрагмент молекулы гликогена

Классификация углеводов:

◊ моносахариды;

◊ олигосахариды;

◊ полисахариды

Олигосахариды — углеводы, состоящие из нескольких моносахаридных остатков, связанных гликозидной связью

Полисахариды — высокомолекулярные полимерные вещества, состоящие из остатков моносахаридов и их производных, связанных гликозидной связью

Центральное место в метаболизме углеводов занимают превращения глюкозы. Это связано с тем, что она может использоваться для синтеза других углеводов в организме человека, а также образовываться в процессе обмена различных моносахаридов, олигосахаридов и полисахаридов.

Полисахариды подразделяются:

◊ на гомополисахариды;

◊ гетерополисахариды

Глюкоза может утилизироваться в биосинтетических процессах, связанных с образованием других углеводов, а также других классов органических веществ или подвергаться распаду. Центральным путем катаболизма глюкозы является гликолиз. Помимо него глюкоза может вовлекаться в другие пути катаболизма, к которым относятся:

• пентозофосфатный цикл;
• путь, связанный с превращением в глюкуроновую кислоту.