Ха­рак­те­ри­сти­ка уг­ле­во­дов

Важ­ней­шие с био­ло­ги­че­ской точ­ки зре­ния фи­зи­ко-хи­ми­че­ские свой­ст­ва уг­ле­во­дов за­клю­ча­ют­ся в том, что их мо­ле­ку­лы:

¾ мел­кие;

¾ во­до­рас­тво­ри­мые;

¾ об­ла­да­ют от­но­си­тель­но вы­со­ким, по срав­не­нию с ли­пи­да­ми, со­дер­жа­ни­ем ато­мов ки­сло­ро­да (об­щая фор­му­ла уг­ле­во­дов — Cn(H₂O)m).

От­сю­да вы­те­ка­ют мно­гие био­ло­ги­че­ские свой­ст­ва и функ­ции уг­ле­во­дов.

· Уг­ле­во­ды — бы­ст­рый энер­ге­ти­че­ский суб­страт. Бла­го­да­ря во­до­рас­тво­ри­мо­сти уг­ле­во­ды мо­гут дос­ти­гать вы­со­кой кон­цен­тра­ции в кро­ви; сле­до­ва­тель­но, по­став­ка их к ра­бо­таю­щим тка­ням мо­жет быть вы­со­кой, и по­это­му имен­но они слу­жат энер­ге­ти­че­ским суб­стра­том для тка­ней с бы­ст­рым ис­поль­зо­ва­ни­ем энер­гии.

· За­па­сы уг­ле­во­дов не­ве­ли­ки. Во-пер­вых, из-за вы­со­ко­го со­дер­жа­ния ато­мов ки­сло­ро­да, а сле­до­ва­тель­но, от­но­си­тель­но сни­жен­но­го со­дер­жа­ния окис­ляе­мых ато­мов — уг­ле­ро­да и во­до­ро­да — сво­бод­ная энер­гия (энер­гия, вы­сво­бо­ж­дае­мая при пол­ном окис­ле­нии) уг­ле­во­дов не­ве­ли­ка: их ка­ло­рий­ность рав­на 4,1 ккал/г (у ли­пи­дов — 9,3 ккал/г). Во-вто­рых, из-за во­до­рас­тво­ри­мо­сти уг­ле­во­ды мо­гут хра­нить­ся ли­бо в рас­тво­рен­ном ви­де, ли­бо в ви­де гра­нул по­ли­ме­ров (жи­ро­ра­с­тво­ри­мые же ве­ще­ст­ва мо­гут за­пол­нять прак­ти­че­ски всю клет­ку). Та­ким об­ра­зом, уг­ле­во­ды — не­ком­пакт­ный с точ­ки зре­ния за­па­са­ния ис­точ­ник энер­гии. За­па­сы уг­ле­во­дов в ви­де гли­ко­ге­на со­став­ля­ют лишь 300—400 г, при этом лишь 1/5 от это­го ко­ли­че­ст­ва (гли­ко­ген пе­че­ни, см. ни­же) мо­жет при не­об­хо­ди­мо­сти вы­сво­бо­ж­дать­ся в кровь.

· Нерв­ная ткань ис­поль­зу­ет поч­ти ис­клю­чи­тель­но уг­ле­во­ды. В свя­зи с этим уро­вень глю­ко­зы (ос­нов­но­го уг­ле­во­да че­ло­ве­че­ско­го ор­га­низ­ма) в кро­ви не мо­жет сни­жать­ся ме­нее не­кое­го кри­ти­че­ско­го уров­ня, не­об­хо­ди­мо­го для пи­та­ния моз­га.

· Мел­кие мо­ле­ку­лы уг­ле­во­дов ос­мо­ти­че­ски ак­тив­ны. По­это­му уро­вень глю­ко­зы в кро­ви не мо­жет пре­вы­шать не­кий кри­ти­че­ский уро­вень, вы­ше ко­то­ро­го ос­мо­ляр­ность кро­ви ста­но­вит­ся не­до­пус­ти­мо вы­со­кой.

· Из двух пре­ды­ду­щих по­ло­же­ний вы­те­ка­ет, что уро­вень глю­ко­зы в кро­ви дол­жен под­дер­жи­вать­ся на по­сто­ян­ном уров­не, то есть яв­ля­ет­ся од­ной из кон­стант внут­рен­ней сре­ды.

Хо­тя 90% уг­ле­во­дов в обыч­ных ус­ло­ви­ях ис­поль­зу­ют­ся в ка­че­ст­ве энер­ге­ти­че­ских суб­стра­тов, уг­ле­во­ды вы­пол­ня­ют и пла­сти­че­ские функ­ции, в ча­ст­но­сти вхо­дят в со­став гли­ко­про­теи­дов и (пен­то­зы) нук­леи­но­вых ки­слот.