Vlastnosti sacharidov. Funkcie a vlastnosti uhľohydrátov: tabuľka
V živote prírody, veľalátky, ktorých význam je ťažké preceňovať. Napríklad tieto zahŕňajú sacharidy. Sú veľmi dôležité ako zdroj energie pre zvieratá a ľudí a niektoré vlastnosti sacharidov z nich robia nepostrádateľnú surovinu pre priemysel.
Čo je to?
Názov tejto skupiny vedcov prišiel,ako sa uskutočnila primárna analýza látok, ktoré ju obsahovali. Potom sa zistilo, že ich hlavnými zložkami sú uhlík a voda. Neskôr sa ukázalo, že názov sa ukázal ako mimoriadne presný, pretože vlastnosti uhľohydrátov sú také, že pomer atómov vodíka a kyslíka v nich je úplne identický s pomerom vodíka. Jednoducho povedané, dva atómy vodíka majú jeden kyslík. Ruská verzia názvu bola prvýkrát navrhnutá v roku 1844 profesorom K. Schmidtom.
Niektoré doplnky
Ak mierne upravíte vyššie uvedený vzorec, uvedením "n" do zátvoriek, výraz sa stane trochu iný: Sm (H2O) n. Možno to odráža samotnú podstatu názvu "uhlie - voda", ako je to možné.
Doteraz to vedci presne určiliexistuje niekoľko látok, ktoré majú vlastnosti uhľohydrátov, ale nie úplne zodpovedajú vzoru, ktorý sme opísali. Preto sa v zahraničnej literatúre často vyskytuje slovo "glycidy", čo je moderné synonymum pre termín roku 1844, čo sa ukázalo byť nie celkom presné.
Jednoduchá klasifikácia
Celá obrovská trieda látok sa dá rozdeliť do dvoch veľkých skupín: jednoduchých a zložitých glycidov. Aké sú vlastnosti uhľovodíkov, ktoré obsahujú? V skutočnosti nie sú ani veľmi zložité:
- Jednoduché sú tie látky zo skupiny,ktoré nemôžu byť hydrolyzované, nasledované tvorbou iných sacharidov. Hlavným rozdielom však je, že počet atómov kyslíka vo svojej štruktúre sa rovná rovnakému počtu atómov uhlíka. Oni sa nazývajú monosacharidy.
- Definícia "zložitých"spadajú všetky tie glykidy, ktoré sa počas hydrolýzy rozkladajú s tvorbou niekoľkých jednoduchých uhľohydrátov. Samozrejme, majú iný pomer kyslíka a uhlíkových atómov. Oni sa nazývajú disacharidy. Veľmi dôležitú úlohu v prírode zohrávajú komplexné uhľohydráty, zoznam ktorých sme čiastočne spomenuli v článku.
Okrem toho existuje aj ďalšia klasifikácia, podľa ktorej sú sacharidy rozdelené do troch typov. Tu sú:
- Monosacharidy.
- Oligosacharidy.
- Polysacharidy.
Nasledujúca tabuľka uhľohydrátov určite pomôže pochopiť ich najdôležitejšie rozdiely.
Mono- (1 molekula) | oligo (<10 molekúl) | poly- (> 10 molekúl) |
Aldózy, ketózy | To zahŕňa disacharidy, trisacharidy a tak ďalej. | Existujú dva typy:
Z názvu možno chápať, že vnútorná molekulárna štruktúra týchto dvoch druhov je úplne odlišná |
Samozrejme sme dali krátky stôlale vo svojom rámci je jednoducho nemožné prispôsobiť všetky špecifické vlastnosti, ktoré sú charakteristické pre niektorých predstaviteľov tejto obrovskej triedy. Takže budeme analyzovať hlavné skupiny, každý oddelene, s podrobnosťami o vlastnostiach jednotlivých, najbežnejších látok. Takže, aké sú triedy uhľohydrátov?
monosacharidy
Malo by sa pamätať na to, že s nimi všetky súvisiakategórie pevných látok, sú ľahko schopné prechodu do kryštalického stavu. Sú veľmi hygroskopické, dokonale rozpustné vo vode, tvoria sirup. Je veľmi ťažké ich odlíšiť vo forme kryštálov odtiaľ. Ich riešenie má neutrálnu reakciu, najčastejšie sladkú chuť. Intenzita chuti je odlišná: fruktóza je teda asi 3-3,5 krát sladšia než najbežnejšie nájdená glukóza.
O štrukturálnej forme
Všetky tieto látky sú bifunkčné zlúčeninyštruktúry, ktoré nevyhnutne zahŕňajú uhlíkový skelet, jednu karbonylovú skupinu a niekoľko hydroxylov. Ak je úlohou karbonylovej skupiny aldehydová skupina, látka sa nazýva aldóza. Preto v prípade prítomnosti ketónového "chvosta" sa nazývajú ketózy.
Keďže tieto látky sú v prírode bežnéextrémne sa môžu vyskytovať ako vo svojom voľnom stave, tak aj vo forme anhydridových foriem. Vo všeobecnosti sú takmer všetky komplexné sacharidy do určitej miery anhydridy jednoduchých cukrov, ktoré sa dajú ľahko získať odberom niekoľkých molekúl vody (predpona "an" - neprítomnosť).
Glukóza ako najtypickejšia reprezentácia
Vzorec tohto najtypickejšieho predstaviteľa jeho skupiny je C6H12ach6, Veľmi často sa tieto sacharidy nachádzajú v bunkerastliny. Je to nielen rozšírené, ale aj veľmi dôležité pre organizmus, pretože je hlavným zdrojom energie preňho (je to samozrejme o zvieratách a človeku). V zásade ide o spoločné vlastnosti bielkovín, sacharidov a tukov pre všetky živočíšne organizmy. Okrem toho sa široko používa v medicíne, veterinárnej medicíne, priemysle (vrátane potravy).
Fyzikálne vlastnosti
Aké sú bežné fyzikálne vlastnosti tohto sachariduSkupina? Vzhľad - biele jemné kryštáliky, sladkastej chuti, ľahko rozpustný vo vode. Rozpustnosť sa zvyšuje dramaticky ak ohrev riešenie: Týmto spôsobom je glukózový sirup.
Stručné informácie o chemickej štruktúre
Prevalencia prírodných podmienok
Vzhľadom k tomu, že je výnimočne hojný v hroznešťava, glukóza sa často nazýva "hroznový cukor". Pod týmto menom ju poznali aj naši vzdialení predkovia. Môže sa však nachádzať v akejkoľvek inej sladkej zelenine alebo ovocí, v mäkkých tkanivách rastliny. Vo svete zvierat je jeho prevalencia nižšia: asi 0,1% našej krvi je glukóza. Okrem toho nájdete tieto sacharidy v klietke takmer akéhokoľvek vnútorného orgánu. Ale najmä tam je veľa v pečeni, pretože tam je glukóza spracovaná na glykogén.
To (ako sme už povedali) je cennézdroj energie pre naše telo, je súčasťou takmer všetkých komplexných sacharidov. Rovnako ako iné jednoduché sacharidy, v prírode sa vyskytuje po fotosyntézy reakcia, ktorá prebieha výlučne v bunkách rastlinných organizmov:
6So2 + 6H2O chlorofylu C6H12ach6 + 6O2 - Q
Rastliny v tomto prípade predstavujú neuveriteľne dôležité prebiosféra, akumulujúcu energiu, ktorú dostávajú od slnka. Pokiaľ ide o priemyselné podmienky, hroznový cukor sa z času na čas získava zo škrobu a vytvára sa jeho hydrolýza, pričom reakčným katalyzátorom je koncentrovaná kyselina sírová:
(C6H10ach5) n + nH2O H2SO4, t n C6H12ach6
Chemické vlastnosti
Aké sú chemické vlastnosti uhľovodíkov tohto druhu? Majú rovnaké vlastnosti, ktoré sú charakteristické čisto pre alkohol a aldehyd. Okrem toho majú aj niektoré špecifické vlastnosti. Prvá syntéza jednoduché sacharidy (vrátane glukózy) sa pripravuje podľa najtalentovanejších chemika AM Butlerovho v 1861 rok, a ako surovina sa používa formaldehyd, rozdelením v prítomnosti hydroxidu vápenatého. Tu je vzorec pre tento proces:
6SONS -------> C6H12ach6
A teraz zvážte niektoré vlastnosti dvochďalšími predstaviteľmi skupiny, ktorých prirodzenou hodnotou nie je ani menej, a preto sú študované biológiou. Sacharidy týchto druhov zohrávajú veľmi dôležitú úlohu v každodennom živote.
fruktóza
ribóza
Mimoriadne zaujímavé sú ribóza adeoxyribóza. Ak si trochu pamätáte na biologický program, viete veľmi dobre, že tieto uhľohydráty v tele sú súčasťou DNA a RNA, bez ktorých samotná existencia života na našej planéte je nemožná. Názov "deoxyribóza" znamená, že vo svojej molekule je jeden atóm kyslíka menší (v porovnaní s bežnou ribózou). Vzhľadom na to, že sú podobné ako glukóza, môžu mať aj lineárnu a cyklickú štruktúru.
disacharidy
V zásade tieto látky vo svojej štruktúre afunkcie v mnohých ohľadoch opakujú predchádzajúcu triedu, a preto nie je dôvod podrobnejšie vysvetliť. Aké sú chemické vlastnosti uhľovodíkov patriacich do tejto skupiny? Najdôležitejšími predstaviteľmi rodiny sú sacharóza, maltóza a laktóza. Všetky z nich môžu byť opísané vzorcom C12H22ach11, pretože sú izoméry, ale toto neruší obrovské rozdiely v ich štruktúre. Čo sú teda komplexné sacharidy, zoznam a opis, ktorý môžete vidieť nižšie?
sacharóza
Jeho molekula má vo svojom zložení len dva cykly: jedným z nich je šesťčlenný (a-glukózový zvyšok) a druhý je päťčlenný (ß-fruktózový zvyšok). Celá konštrukcia je spojená s glykozidovou hydroxylglukózou.
Získanie a všeobecná hodnota
Podľa prežívajúcich historických informácií,dokonca tri storočia pred Narodením Krista sa cukr z cukrovej trstiny naučil prijímať v dávnej Indii. Iba v polovici 19. storočia sa ukázalo, že oveľa viac sacharózy s nižším množstvom tejto snahy možno získať z cukrovej repy. Niektoré jeho triedy obsahujú až 22% tohto sacharidu, zatiaľ čo v cukrovej trstine môže obsahovať až 26%, ale je to možné len za ideálnych podmienok pestovania a priaznivého podnebia.
laktóza
Tento sacharid v priemyselných podmienkach vynikáz bežného mlieka, v ktorom v prebytku obsahujú tuky a sacharidy. V ňom táto látka obsahuje veľa: napríklad kravské mlieko obsahuje asi 4-5,5% laktózy a v mlieku žien jej objemová frakcia dosahuje 5,5-8,4%.
Každá molekula tejto glykidy pozostáva zo zvyškov 3-galaktózy a a-glukózy vo forme pyranózy, ktoré tvoria väzby cez prvý a štvrtý atóm uhlíka.
Na rozdiel od ostatných cukrov má laktóza jednuvýnimočný majetok. Toto je úplný nedostatok hygroskopicity, takže aj vo vlhkej miestnosti tento glycid vôbec neumýva. Táto vlastnosť sa aktívne používa vo farmaceutických výrobkoch: ak zloženie liečiva v práškovej forme zahŕňa obvyklú sacharózu, potom sa k nej nevyhnutne pridáva laktóza. Je to úplne prirodzené a neškodné pre ľudské telo, na rozdiel od mnohých umelých prísad, ktoré zabraňujú spekaniu a namočeniu. Aké sú funkcie a vlastnosti uhľovodíkov tohto typu?
Biologický význam laktózy je extrémnyje veľká, pretože laktóza je najdôležitejšou výživovou zložkou mlieka všetkých zvierat a ľudí. Pokiaľ ide o maltózu, jej vlastnosti sú trochu iné.
sladový cukor
Je to medziprodukt, ktorýzískaný hydrolýzou škrobu. Názov "maltóza" sa získal vzhľadom na to, že sa tvorí vo veľkej miere pod vplyvom sladu (maltum v latinčine maltum). Je rozšírený nielen v rastlinách, ale aj v živočíšnych organizmoch. Vo veľkých množstvách sa tvorí v tráviacom trakte prežúvavcov.
Chemická štruktúra a vlastnosti
polysacharidy
Malo by sa pamätať na to, že všetky polysacharidy je možné zvážiť z pohľadu, že ide o produkty polykondenzácie monosacharidov. Ich všeobecný chemický vzorec je (CbH10ach5) n. V tomto článku považujeme škrob, pretože je to najtypickejší zástupca rodiny.
škrob
Vzniká ako výsledok fotosyntézy vo veľkommnožstvá uložené v koreňoch a semenách rastlinných organizmov. Aké sú fyzikálne vlastnosti uhľohydrátov tohto typu? Vyzerá to ako biely prášok so slabo výraznou kryštalinitou, nerozpustný v studenej vode. V horúcej kvapaline tvoria koloidnú štruktúru (pasta, želé). V zažívacom trakte zvierat je mnoho enzýmov, ktoré prispievajú k jeho hydrolýze s tvorbou glukózy.
Je najčastejšie prírodnépolyméru, ktorý je tvorený z rôznych zvyškov a-glukózy. V prírode sú súčasne dve formy: amylóza a amfopectín. Amylóza, ktorá je lineárnym polymérom, sa môže rozpustiť vo vode. Molekula pozostáva z alfa-glukózových zvyškov, ktoré sú spojené prvým a štvrtým atómom uhlíka.
Musíme si uvedomiť, že je to prvý škrobviditeľným produktom fotosyntézy rastlín. Pšenica a iné obilniny obsahujú až 60-80%, zatiaľ čo v hľuzách zemiakov je len 15-20%. Mimochodom, podľa typu škrobových zŕn pod mikroskopom je možné presne určiť druhy rastlín, pretože sú všetky odlišné.
Na záver uvádzame tabuľku, ktorá odráža nielen hlavné triedy uhľohydrátov, ale aj ich vlastnosti.
Základné skupiny | Vlastnosti molekulovej štruktúry | Charakteristické vlastnosti uhľohydrátov |
monosacharidy | Rozdiel v počte atómov uhlíka:
| Bezfarebné alebo biele kryštály, dokonale rozpustné vo vode, sladké podľa chuti. |
oligosacharidy | Zložitá štruktúra. V závislosti od typu obsahuje 2 až 10 zvyškov jednoduchých monosacharidov | Vzhľad je rovnaký, trochu horšie sa rozpustí vo vode, menej sladkej chuti |
polysacharidy | Pozostávajú z veľmi veľkého množstva zvyškov monosacharidov | Biely prášok, kryštalická štruktúra je slabo vyjadrená, nerozpúšťa sa vo vode, ale má tendenciu sa v ňom zväčšovať. Chutí neutrálne |
To sú funkcie a vlastnosti uhľohydrátov hlavných tried.