Lastnosti ogljikovih hidratov. Funkcije in lastnosti ogljikovih hidratov: miza

V živi naravi so številne snovi široko razporejene, katerih pomen je težko preceniti. Na primer, ti vključujejo ogljikove hidrate. Izjemno pomembni so kot vir energije za živali in ljudi, nekatere lastnosti ogljikovih hidratov pa so nepogrešljiva surovina za industrijo.

Kaj je to?

Vse je snovi, struktura ki ga lahko opišemo s formulo Cn (H₂O) m. Imajo velik biološki pomen, igrajo ključno vlogo v življenju mnogih živih bitij.

Ime te skupine znanstvenikov je prišlo po primarni analizi snovi, v katere je bila vključena. Potem je bilo ugotovljeno, da so njihove glavne sestavine ogljika in voda. Kasneje se je izkazalo, da se je ime izkazalo za zelo natančno, saj so lastnosti ogljikovih hidratov takšne, da je razmerje med vodikom in kisikom v njih popolnoma identično kot v vodi. Preprosto rečeno, dva atoma vodika imata en kisik. Rusko različico imena je prvič predlagal profesor K. Schmidt leta 1844.

Nekateri dodatki

Če rahlo spremenite zgornjo formulo, tako da izraz "n" v oklepaju izrazi postanejo nekoliko drugačni: Sm (H₂O) n. Morda odraža tudi bistvo imena "premog - voda".

Do danes so znanstveniki natančno ugotovili, da obstajajo številne snovi, ki imajo lastnosti ogljikovih hidratov, vendar ne ustrezajo dovolj formuli, ki smo jo opisali. Zato se v tuji literaturi pogosto pojavlja beseda "glicidi", ki je sodobna sopomenka za mandat 1844, ki se je izkazala za nejasna.

Enostavna klasifikacija

Celoten razred snovi se lahko razdeli na dve veliki skupini: preprosti in kompleksni glikidi. Kakšne so lastnosti ogljikovih hidratov, ki jih vsebujejo? Pravzaprav tudi niso zelo zapleteni:

• Enostavno so tiste snovi iz skupine, ki se ne morejo hidrolizirati, čemur sledi nastanek drugih ogljikovih hidratov. Glavna razlika pa je, da je število atomov kisika v njihovi strukturi enako enakemu številu ogljikovih atomov. Imenujejo se monosaharidi.
• V skladu s tem vsi glikidi spadajo v opredelitev "kompleksnega", ki se ob hidrolizi razgrajujejo, da tvorijo nekaj preprostih ogljikovih hidratov. Seveda imajo drugačno razmerje med kisikom in ogljikom. Imenujejo se disaharidi. Zelo pomembno vlogo v naravi igrajo kompleksni ogljikovi hidrati, seznam katerih deloma omenjamo v članku.

Poleg tega obstaja še ena razvrstitev, v skladu s katero so ogljikovi hidrati razdeljeni na tri vrste. Tukaj so:

• Monosaharidi.
• Oligosaharidi.
• Polisaharidi.

Naslednja tabela ogljikovih hidratov vam bo zagotovo pomagala razumeti njihove najpomembnejše razlike.

Seveda smo dali kratko mizo ogljikovih hidratov, vendar je preprosto nemogoče vanj vključiti vse posebne značilnosti, ki so značilne za nekatere predstavnike tega velikega razreda. Torej bomo analizirali glavne skupine vsakega posebej, s podrobnimi lastnostmi posameznih, najpogostejših snovi. Torej, kakšne vrste ogljikovih hidratov?

Monosaharidi

Ne smemo pozabiti, da vsi spadajo v kategorijo trdnih snovi, ki jih lahko enostavno preidejo v kristalno stanje. So izredno higroskopski, povsem topni v vodi in tvorijo sirup. Zelo težko jih je razlikovati v obliki kristalov od tam. Njihove rešitve imajo nevtralno reakcijo, najpogosteje sladko po okusu. Intenzivnost okusa je drugačna: zato je fruktoza približno 3-3,5 krat slajša od najpogosteje ugotovljene glukoze.

O strukturni obliki

Vse te snovi so spojine bifunkcionalne strukture, ki nujno vključujejo ogljikov ogrod, eno karbonilno skupino in več hidroksilnih skupin. Če je vloga karbonilne skupine aldehidna skupina, se snov imenuje aldoza. V primeru prisotnosti ketona "rep" se imenujejo ketoze.

Ker so v naravi te snovi zelo porazdeljene, jih lahko najdemo tako v prostem stanju kot v obliki anhidridnih oblik. Na splošno so skoraj vsi zapleteni ogljikovi hidrati do neke mere anhidridi preprostih sladkorjev, ki jih je z lahkoto pridobiti z več (ali eno) molekulami vode (predpono »a« - odsotnost).

Glukoza kot najbolj tipičen predstavnik

Formula tega najbolj tipičnega predstavnika njegove skupine je C₆H_{12. mesto}O podjetju₆. Zelo pogosto ti ogljikovi hidrati najdemo v rastlinski celici. To ni samo razširjeno, ampak tudi zelo pomembno za organizem, saj je glavni vir energije za to (seveda o živalih in človeku). Načeloma so to skupne lastnosti beljakovin, ogljikovih hidratov in maščob za vse živalske organizme. Poleg tega se pogosto uporablja v medicini, veterinarstvu, industriji (vključno s hrano).

Fizične lastnosti

Kaj so splošni fizične lastnosti ogljikovi hidrati v tej skupini? Videz - majhni kristali bele barve, okus sladke, v vodi dobro raztopijo. Raztopljivost se močno poveča, če se raztopina segreje: na ta način, glukozni sirup.

Kratek opis kemijske strukture

Če pogledamo linearno formulo, je v tem ogljikovem hidratu jasno vidna ena aldehidna in pet hidroksilnih skupin. Ko je snov v kristalnem stanju, so lahko njegove molekule v eni od dveh možnih oblik (alfa - ali beta-glukoza). Dejstvo je, da lahko hidroksilna skupina, vezana na peti atom ogljika, interagira s karbonilnim ostankom.

Razširjenost v naravnih razmerah

Ker je v grozdnem soku izredno bogat, se glukoza pogosto imenuje "grozdni sladkor". Pod tem imenom so jo tudi poznali naši oddaljeni predniki. Vendar pa jo najdemo v kateri koli drugi sladki zelenjavi ali sadju, v mehkih tkivih rastline. V živalskem svetu njegova razširjenost ni manjša: približno 0,1% naše krvi je glukoza. Poleg tega lahko te ogljikove hidrate najdete v kletki skoraj vsakega notranjega organa. Toda še posebej veliko jih je v jetrih, saj je glukoza predelana v glikogen.

To (kot smo že povedali) je dragocen vir energije za naše telo, je del skoraj vseh zapletenih ogljikovih hidratov. Kot drugi preprosti ogljikovi hidrati, se v naravi pojavijo po reakciji fotosinteze, ki se zgodi izključno v celicah rastlinskih organizmov:

6CO₂ + 6H₂O klorofil C₆H_{12. mesto}O podjetju₆ + 6O₂ - Q

Rastline hkrati opravljajo izjemno pomembno funkcijo biosfere, pri čemer nabirajo energijo, ki jo dobijo od sonca. Kar zadeva industrijske razmere, grozdni sladkor so bile časovno pridobljene iz škroba, kar je povzročilo njegovo hidrolizo, pri čemer je reakcijski katalizator koncentrirana žveplova kislina:

(C₆H₁₀O podjetju₅) n + nH₂O H₂Tako₄, t nC₆H_{12. mesto}O podjetju₆

Kemijske lastnosti

Kakšne so kemične lastnosti ogljikovih hidratov te vrste? Imajo vse iste značilnosti, ki so značilne izključno za alkohol in aldehid. Poleg tega imajo tudi nekatere posebne značilnosti. Prva sinteza enostavnih ogljikovih hidratov (vključno glukoza) je pripravil najbolj nadarjeni kemik AM Butlerova v 1861 letu, in kot surovina se uporablja formaldehid, da delitev v prisotnosti kalcijevega hidroksida. Tukaj je formula za ta proces:

6SONS -------> C6H_{12. mesto}O podjetju₆

In zdaj bomo razmislili o nekaterih lastnostih dveh drugih predstavnikov skupine, katerih naravna vrednost ni nič manj velika, zato jih preučujejo z biologijo. Ogljikovi hidrati teh vrst igrajo zelo pomembno vlogo v vsakdanjem življenju.

Fruktoza

Formula za ta izomer glukoze je CeH_{12. mesto}O podjetju_b. Kot "progenitor" lahko obstaja v linearni in ciklični obliki. Vpišemo vse reakcije, ki so značilne za polihidrične alkohole, vendar se zato razlikujejo od glukoze, ne delujejo z amoniakalno raztopino srebrovega oksida.

Riboza

Izredno veliko zanimanje predstavljajo riboza in deoksiriboza. Če se malo spomnite biološkega programa, dobro veste, da so ti ogljikovi hidrati v telesu del DNK in RNK, brez katerih je samo obstoj življenja na planetu nemogoče. Ime "deoksiriboza" pomeni, da je v svoji molekuli en atom kisika manjši (v primerjavi z navadnim ribozo). V tem pogledu so podobni glukozi, lahko imajo tudi linearno in ciklično strukturo.

Disaharidi

Načeloma te snovi v svoji strukturi in funkcijah na več načinov ponavljajo prejšnji razred, zato ni nobenega razloga, da bi se to podrobneje omejilo. Kakšne so kemične lastnosti ogljikovih hidratov, ki spadajo v to skupino? Najpomembnejši predstavniki družine so saharoza, maltoza in laktoza. Vse jih lahko opišemo s formulo C_{12. mesto}H₂₂O podjetju₁₁, saj so izomeri, vendar to ne izniči velikih razlik v njihovi strukturi. Torej, kaj so zapleteni ogljikovi hidrati, seznam in opis, ki jih lahko vidite spodaj?

Saharoza

Njegova molekula ima v svoji sestavi le dva cikla: eden izmed njih je šestčlanski (preostanek alfa - glukoza), drugi pa petčlanski (preostanek beta-fruktoza). Celotno konstrukcijo povezuje glikozidna hidroksil-glukoza.

Getting in splošne vrednosti

Glede na preživetje zgodovinskih informacij, celo tri stoletja pred rojstvom Kristusa, sladkor iz sladkornega trsa se naučili, da jih prejmete v starodavni Indiji. Šele v sredini 19. stoletja se je izkazalo, da je veliko več saharoze z manj za ta napor mogoče pridobiti iz sladkorne pese. Nekatere njene stopnje vsebujejo do 22% tega ogljikohidrata, medtem ko je pri trsih vsebnost lahko v mejah 26%, vendar je to mogoče le v idealnih rastnih razmerah in ugodnem podnebju.

Rekli smo, da se ogljikovi hidrati dobro raztopijo v vodi. Na tem načelu temelji proizvodnja saharoze, kadar se v ta namen uporabljajo difuzijske naprave. Za obarjanje morebitnih nečistoč se raztopina filtrira skozi filtre, ki vsebujejo apno. Za odstranitev kalcijevega hidroksida iz nastale raztopine se skozi njo prenese navaden ogljikov dioksid. Oborino odfiltriramo in sladkorni sirup uparimo v posebnih pečeh, pri čemer dobimo sladkor, ki ga že poznamo.

Laktoza

To ogljikovih hidratov se sprosti v industrijskem okolju, od običajnega mleka, v katerem vsebuje odvečnih maščob in ogljikovih hidratov. Vsebuje snovi, ki zelo veliko: na primer, kravje mleko vsebuje okoli 4-5,5% od laktoze v mleku žensk in njegov obseg delež material dosegel 5,5-8,4%.

Vsaka molekula glicidolom sestoji iz ostankov 3 in obliko piranoznega galaktoza-glukoze, ki tvorijo povezavo s prvim in četrtim ogljikovem atomu.

Za razliko od drugih sladkorjev ima laktoza eno izjemno lastnost. To je popolno pomanjkanje higroskopnosti, tako da tudi v vlažni sobi ta glikid sploh ni vlažen. Ta lastnost se aktivno uporablja v farmacevtskih izdelkih: če sestava zdravila v obliki prahu vključuje običajno saharozo, se ji nujno doda laktoza. To je popolnoma naravno in neškodljivo za človeško telo, za razliko od mnogih umetnih aditivov, ki preprečujejo sesanje in močenje. Kakšne so funkcije in lastnosti ogljikovih hidratov te vrste?

Biološki pomen laktoze je izredno visok, saj je laktoza najpomembnejša hranilna sestavina mleka vseh živali in ljudi. Kar se tiče maltoze, so njegove lastnosti nekoliko drugačne.

Maltoza

Je vmesni produkt, ki ga dobimo s hidrolizo škroba. Ime "maltoza" je bilo pridobljeno zaradi dejstva, da je nastalo v veliki meri pod vplivom slada (maltum v latinskem maltu). Na splošno je razdeljen ne samo v rastlinah, ampak tudi v živalskih organizmih. V velikih količinah tvori v prebavnem traktu prežvekovalcev.

Kemijska struktura in lastnosti

Molekula tega ogljikovega hidrata je sestavljena iz dveh delov alfa-glukoze v piranozni obliki, ki so med seboj povezani preko prvega in četrtega atoma ogljika. Po videzu so brezbarvni, beli kristali. Okus je sladek, popolnoma topen v vodi.

Polisaharidi

Treba je opozoriti, da je mogoče vse polisaharide upoštevati z vidika, da so proizvodi polikondenzacije monosaharidov. Njihova splošna kemijska formula je (C_bH₁₀O podjetju₅) n. V okviru tega članka bomo upoštevali škrob, saj je to najbolj tipičen predstavnik družine.

Škrob

Nastane je kot posledica fotosinteze, v velikih količinah pa se deponira v koreninah in semenih rastlinskih organizmov. Kakšne so fizikalne lastnosti ogljikovih hidratov te vrste? Po videzu je bel prah s slabo kristaliničnostjo, netopen v hladni vodi. V vroči tekočini tvori koloidno strukturo (pasta, kissel). V prebavnem traktu živali je veliko encimov, ki spodbujajo njegovo hidrolizo s tvorbo glukoze.

Je najpogostejši naravni polimer, ki je nastal iz nabora a-glukoznih ostankov. V naravi so hkrati dve obliki: amiloza in amsopektin. Amiloza, ki je linearni polimer, lahko raztopimo v vodi. Molekulo sestavljajo ostanki alfa-glukoze, ki so povezani s prvim in četrtim atomom ogljika.

Ne smemo pozabiti, da je škrob, ki je prvi vidni proizvod rastlinske fotosinteze. Pri pšenici in drugih žitih vsebuje do 60-80%, medtem ko je pri gomoljih krompirja le 15-20%. Mimogrede, po vrsti škrobnih zrn pod mikroskopom je mogoče natančno določiti vrste, ki pripadajo rastlini, saj so vsi drugačni.

Če je ogljikovih hidratov hitro da se ogreje, se bo njegova ogromna molekula hitro razpadla s tvorbo majhnih polisaharidov, ki so znani kot dekstrini. Imajo eno skupno kemično formulo s škrobom (C₆H_{12. mesto}O podjetju₅) x, vendar obstaja razlika v vrednosti spremenljivke "x", kar je manj kot vrednost "n" v škrobu.

Nazadnje, damo tabelo, ki odraža ne le glavne razrede ogljikovih hidratov, temveč tudi njihove lastnosti.

Tu so funkcije in lastnosti ogljikovih hidratov glavnih razredov.