Биология. В 3-х томах. Т. 1

Из простых органических молекул синтезируются более крупные макромолекулы. Макромолекула — это гигантская молекула, построенная из многих повторяющихся единиц; следовательно, она представляет собой полимер, и звенья, из которых она состоит, называются мономерами. Существует три типа макромолекул: полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Мономерами для них служат соответственно моносахариды, аминокислоты и нуклеотиды.

Макромолекулы составляют около 90% сухой массы клеток. Табл. 5.4 дает представление о наиболее важных свойствах макромолекул.

Таблица 5.4. Характеристики макромолекул[17]

Различия между разными макромолекулами мы обсудим подробно ниже, здесь же отметим лишь одно ключевое обстоятельство, состоящее в том, что нуклеиновые кислоты и белки могут рассматриваться как "информационные" молекулы, а полисахариды таковыми не являются. Это означает, что в белках и нуклеиновых кислотах важна последовательность мономерных звеньев, и в них она варьирует гораздо сильнее, чем в полисахаридах, состав которых ограничивается обычно одним или двумя видами субъединиц. Причины этого станут нам ясны позднее. В этой же главе мы подробно рассмотрим все три класса макромолекул и их мономерных звеньев. К этому рассмотрению мы добавим еще и липиды — молекулы, как правило, значительно более мелкие (средняя М=750-2500), но важные тем, что они обычно объединяются друг с другом в значительно более крупные группы молекул.

5.2. Углеводы (сахариды)

Углеводами называют вещества с общей формулой С_х(Н₂0)_y, где х и у могут иметь разные значения. Название "углеводы" отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих веществ в том же соотношении, что и в молекуле воды. Все углеводы являются либо альдегидами, либо кетонами, и в их молекулах всегда имеется несколько гидроксильных групп. Химические свойства углеводов определяются именно этими группами. Альдегиды, например, легко окисляются и благодаря этому являются мощными восстановителями. Некоторые химические группы, встречающиеся в органических соединениях, а также некоторые химические реакции, характерные для альдегидов и кетонов, перечислены в табл. 5.5.

Таблица 5.5. Некоторые химические группы, встречающиеся в органических соединениях

Углеводы подразделяются на три главных класса: моносахариды, дисахариды и полисахариды (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Классификация углеводородов. Название 'сахара' представляется на первый взгляд излишним, но пользоваться им удобно, потому что моносахариды и дисахариды объединяет ряд общих свойств, в частности сладкий вкус

5.2.1. Моносахариды

Моносахариды — это простые сахара. На рис. 5.6 показана их эмпирическая формула и приведены некоторые свойства. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле среди моносахаридов различают триозы (ЗС), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и гептозы (7С). В природе наиболее часто встречаются пентозы и гексозы.

5.4. Какова эмпирическая формула для каждого из этих типов Сахаров?

Основные функции, выполняемые моносахаридами, перечислены в табл. 5.6.

Таблица 5.6. Основные функции моносахаридов