إرسال عملك الجيد في قاعدة المعرفة أمر بسيط. استخدم النموذج أدناه

سيكون الطلاب وطلاب الدراسات العليا والعلماء الشباب الذين يستخدمون قاعدة المعرفة في دراساتهم وعملهم ممتنين جدًا لك.

قسم التربية والتعليم ، أستانا

كلية البوليتكنيك

عمل ابداعي

الموضوع: الكيمياء

الموضوع: "الكربوهيدرات"

• محتوى: 1
• مقدمة. 4
• 1 السكريات الأحادية. 7
• الجلوكوز. 7
• 7
• الخصائص الفيزيائية. 9
• الخواص الكيميائية. 9
• الحصول على الجلوكوز. 10
• استخدام الجلوكوز. 10
• 11
• ثانيًا. السكريات. 11
• السكروز. 12
• 12
• الخصائص الفيزيائية. 12
• الخواص الكيميائية. 12
• الحصول على السكروز. 13
• استخدام السكروز. 14
• توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. 14
• ثالثا. السكريات. 14
• نشاء 14
• مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء. 14
• الخصائص الفيزيائية. 15
• الخواص الكيميائية. 15
• الحصول على النشا. 15
• تطبيق النشا. 15
• توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. 16
• السليلوز. 17
• مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء. 17
• الخصائص الفيزيائية. 17
• الخواص الكيميائية. 17
• الحصول على السليلوز. 18
• استخدام السليلوز. 18
• توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. 19
• استنتاج 21
• التطبيقات. 22
• مراجع 33

مقدمة

في مواجهة مجموعة متنوعة من الأدوات المنزلية والغذاء والأشياء الطبيعية والمنتجات الصناعية يوميًا ، لا نفكر في حقيقة وجود مواد كيميائية فردية أو مزيج من هذه المواد في كل مكان. أي مادة لها هيكلها وخصائصها. منذ لحظة ظهوره على الأرض ، استهلك الإنسان الأطعمة النباتية التي تحتوي على النشا والفواكه والخضروات التي تحتوي على الجلوكوز والسكروز والكربوهيدرات الأخرى ، ويستخدم الخشب والأشياء النباتية الأخرى لتلبية احتياجاته ، ويتكون بشكل أساسي من عديد السكاريد الطبيعي - السليلوز. وفقط في بداية القرن التاسع عشر. أصبح من الممكن دراسة التركيب الكيميائي للمواد الجزيئية الطبيعية ، وهيكل جزيئاتها. تم إجراء اكتشافات مهمة في هذا المجال.

في عالم المواد العضوية الشاسع ، توجد مركبات يمكن القول إنها تتكون من الكربون والماء. يطلق عليهم الكربوهيدرات. تم اقتراح مصطلح "الكربوهيدرات" لأول مرة من قبل الكيميائي الروسي من Dorpat (الآن تارتو) K. Schmidt في عام 1844. في عام 1811 ، كان الكيميائي الروسي كونستانتين جوتليب سيجيسموند (1764-1833) أول من حصل على الجلوكوز عن طريق التحلل المائي للنشا. يتم توزيع الكربوهيدرات على نطاق واسع في الطبيعة وتلعب دورًا مهمًا في العمليات البيولوجية للكائنات الحية والبشر.

يمكن تقسيم الكربوهيدرات ، حسب الهيكل ، إلى السكريات الأحادية والسكريات والسكريات الأحادية: (انظر الملحق 1)

1. السكريات الأحادية:

- الجلوكوزج 6 س 12 س 6

-الفركتوزج 6 س 12 س 6

- ريبوزج 5 H 10 O 5

من بين السكريات الأحادية المكونة من ستة كربون - الهكسوز - أهمها الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز.

إذا تم الجمع بين اثنين من السكريات الأحادية في جزيء واحد ، فإن هذا المركب يسمى ثنائي السكاريد.

2. السكريات:

-السكروزج 12 س 22 س 11

الكربوهيدرات المعقدة التي تتكون من العديد من السكريات الأحادية تسمى السكريات.

3. السكريات:

- نشاء(ج 6 ح 10 س 5) ن

- السليلوز(ج 6 ح 10 س 5) ن

يمكن أن تحتوي جزيئات السكاريد الأحادي على من 4 إلى 10 ذرات كربون. تنتهي أسماء جميع مجموعات السكريات الأحادية ، وكذلك أسماء الممثلين الفرديين بـ - أوقية. لذلك ، اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في الجزيء ، يتم تقسيم السكريات الأحادية إلى تتروس ، خماسيات ، سداسيإلخ. hexoses و pentoses لها أهمية قصوى.

تصنيف الكربوهيدرات

السقوف	السداسيات	السكريات	السكريات
الجلوكوز ريبوز ديوكسيريبوز أرابينوز الزيلوز سكر الخشب ليكسوز ريبولوز زيلولوز	الجلوكوز جالاكتوز المانوز جولوزا إيدوزا تالوسا ألوزا التروزة الفركتوز سوربوسا تاكاتوسا Psicosis الفوكوز رامنوزا	السكروز اللاكتوز تريهالوز مالتوز سيلوبيوز allolactose الجنتيوبيوسيس زيلوبيوز ميليبيوزا	الجليكوجين نشاء السليلوز الكيتين أميلوز أميلوبكتين stachylose إينولين الدكسترين مادة صمغية البكتين

الحيوانات والانسانغير قادرين على تصنيع السكريات والحصول عليها بمختلف المنتجات الغذائية من أصل نباتي.

في النباتاتتتكون الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء في عملية تفاعل التمثيل الضوئي المعقد الذي تقوم به الطاقة الشمسية بمشاركة الصباغ الأخضر للنباتات - الكلوروفيل.

1. السكريات الأحادية

من بين السكريات الأحادية المكونة من ستة كربون - السداسي - الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز مهمة.

الجلوكوز

مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء. لتأسيس الصيغة الهيكلية لجزيء الجلوكوز ، من الضروري معرفة خصائصه الكيميائية. ثبت تجريبيا أن مول واحد من الجلوكوز يتفاعل مع خمسة مولات من حمض الأسيتيك لتكوين استر. هذا يعني أن هناك خمس مجموعات هيدروكسيل في جزيء الجلوكوز. نظرًا لأن الجلوكوز في محلول الأمونيا من أكسيد الفضة (II) يعطي تفاعل "مرآة الفضة" ، يجب أن يحتوي جزيئه على مجموعة ألدهيد.

من الناحية التجريبية ، تبين أيضًا أن الجلوكوز يحتوي على سلسلة كربون غير متفرعة. بناءً على هذه البيانات ، يمكن التعبير عن بنية جزيء الجلوكوز بالصيغة التالية:

كما يتضح من الصيغة ، الجلوكوز هو كحول متعدد الهيدروكسيل وألدهيد ، أي كحول ألدهيد.

أظهر المزيد من الأبحاث أنه بالإضافة إلى الجزيئات ذات السلسلة المفتوحة ، فإن جزيئات التركيب الدوري تتميز بالجلوكوز. هذا يرجع إلى حقيقة أن جزيئات الجلوكوز ، بسبب دوران ذرات الكربون حول الروابط ، يمكن أن تأخذ شكلًا منحنيًا ويمكن لمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 كربون الاقتراب من مجموعة الهيدروكسيل. في الأخير ، تحت تأثير مجموعة الهيدروكسيل ، يتم كسر رابطة ألفا. تضاف ذرة الهيدروجين إلى الرابطة الحرة ، وتتشكل حلقة من ستة أعضاء ، حيث تغيب مجموعة الألدهيد. لقد ثبت أنه في محلول مائي يوجد كلا الشكلين من جزيئات الجلوكوز - الألدهيد والحلقة ، حيث يتم إنشاء توازن كيميائي:

في جزيئات الجلوكوز ذات السلسلة المفتوحة ، يمكن لمجموعة الألدهيد أن تدور بحرية حول رابطة α ، التي تقع بين ذرات الكربون الأولى والثانية. في الجزيئات الحلقية مثل هذا الدوران غير ممكن. لهذا السبب ، يمكن أن يكون للشكل الدوري للجزيء بنية مكانية مختلفة:

أ)?- شكل الجلوكوز- توجد مجموعات الهيدروكسيل (-OH) في ذرات الكربون الأولى والثانية على جانب واحد من الحلقة.

ب)

ج)ب- شكل من أشكال الجلوكوز- توجد مجموعات الهيدروكسيل على جوانب متقابلة من حلقة الجزيء.

الخصائص الفيزيائية. الجلوكوز مادة بلورية عديمة اللون ذات طعم حلو وقابل للذوبان في الماء بدرجة عالية. يتبلور من محلول مائي. أقل حلاوة من سكر البنجر.

الخواص الكيميائية. يحتوي الجلوكوز على الخواص الكيميائية لمجموعة الكحولات (هيدروكسيل (-OH)) والألدهيدات (مجموعة الألدهيد (-CHO)) بالإضافة إلى أنه له بعض الخصائص المحددة.

1. الخصائص المميزة للكحوليات:

أ) التفاعل مع أكسيد النحاس (II):

ج 6 H 12 O 6 + Cu (OH) 2> C 6 H 10 O 6 C u + H 2 O

نحاس (II) كحول

ب) التفاعل مع الأحماض الكربوكسيلية لتكوين الإسترات (تفاعل الأسترة).

C 6 H 12 O 6 + 5CH 3 COOH> C 6 H 7 O 6 (CH 3 CO) 5

2. الخصائص المميزة للألدهيدات

أ)التفاعل مع أكسيد الفضة (I) في محلول الأمونيا (تفاعل "مرآة الفضة") :

ج 6 H 12 O 6 + Ag2O> C 6 H 12 O 7 + 2Agv

حمض الجلوكوز الجلوكونيك

ب) الاختزال (الهدرجة) - إلى كحول سداسي الهيدروجين (سوربيتول):

ج 6 H 12 O 6 + H 2> C 6 H 14 O 6

الجلوكوز السوربيتول

3. ردود فعل محددة - التخمير:

أ) التخمير الكحولي (بفعل الخميرة) :

C6H12O6> 2C2H5OH + 2CO2

كحول الإيثيل الجلوكوز

ب) التخمير اللاكتيكي (تحت تأثير بكتيريا حمض اللاكتيك) :

С6Н12О6> С3Н6О3

حمض اللاكتيك الجلوكوز

ج) التخمير الزبداني :

С6Н12О6> С3Н7СООН + 2Н2 + 2СО2

حمض الجلوكوز الزبد

الحصول على الجلوكوز. تم إجراء أول تخليق لأبسط الكربوهيدرات من الفورمالديهايد في وجود هيدروكسيد الكالسيوم بواسطة A.M. بتليروف عام 1861:

سا (هو) 2

6HSON> C6H12O6

لوكوز فورمالديهايد

غالبًا ما يتم الحصول على الجلوكوز في الإنتاج عن طريق التحلل المائي للنشا في وجود حمض الكبريتيك:

H 2 SO 4

(С6Н10О5) n + nН2О> nC6H12O6

نشا الجلوكوز

استخدام الجلوكوز.الجلوكوز منتج مغذي ثمين. في الجسم ، يخضع لتحولات كيميائية حيوية معقدة ، ونتيجة لذلك يتم إطلاق الطاقة التي تراكمت في عملية التمثيل الضوئي. بشكل مبسط ، يمكن التعبير عن عملية أكسدة الجلوكوز في الجسم بالمعادلة التالية:

C6H12O6 + 6O2> 6CO2 + 6H 2 O + Q

نظرًا لأن الجسم يمتص الجلوكوز بسهولة ، فإنه يستخدم في الطب كعلاج مقوي. يستخدم الجلوكوز على نطاق واسع في صناعة الحلويات (مربى البرتقال ، الكراميل ، خبز الزنجبيل).

تعتبر عمليات تخمير الجلوكوز ذات أهمية كبيرة. لذلك ، على سبيل المثال ، عند تخليل الملفوف ، والخيار ، والحليب ، يحدث تخمير حمض اللاكتيك للجلوكوز ، تمامًا كما يحدث عند تغذية العلف. إذا لم يتم ضغط الكتلة المتساقطة بشكل كافٍ ، يحدث التخمير الزبداني تحت تأثير الهواء المتسرب وتصبح التغذية غير مناسبة للاستخدام.

في الممارسة العملية ، يستخدم التخمير الكحولي للجلوكوز أيضًا ، على سبيل المثال ، في إنتاج البيرة.

أن تكون في الطبيعة وجسم الإنسان. في جسم الإنسان ، يوجد الجلوكوز في العضلات وفي الدم بكميات صغيرة في جميع الخلايا. يوجد الكثير من الجلوكوز في الفواكه والتوت ورحيق الزهور وخاصة في العنب.

في الطبيعةيتكون الجلوكوز في النباتات نتيجة لعملية التمثيل الضوئي في وجود مادة خضراء - الكلوروفيل ، التي تحتوي على ذرة المغنيسيوم. في الشكل الحر ، يوجد الجلوكوز في جميع أعضاء النباتات الخضراء تقريبًا. وهي وفيرة بشكل خاص في عصير العنب ، وهذا هو سبب تسمية الجلوكوز أحيانًا بسكر العنب. يتكون العسل بشكل أساسي من مزيج من الجلوكوز والفركتوز.

2. السكريات

السكاريد الثنائي عبارة عن كربوهيدرات بلورية ، يتم بناء جزيئاتها من بقايا جزيئين أحادي السكاريد مرتبطان معًا.

أبسط ممثلي السكاريد هم البنجر العادي أو سكر القصب - السكروز ، سكر الشعير - المالتوز ، سكر الحليب - اللاكتوز والسيلوبيوز. كل هذه السكاريد لها نفس الصيغة C12H22O11.

السكروز

مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء. لقد ثبت تجريبياً أن الصيغة الجزيئية للسكروز هي C12 H22 O11. عند دراسة الخصائص الكيميائية للسكروز ، يمكن للمرء أن يقتنع بأنه يتميز بتفاعل الكحولات المتعددة الهيدروكسيد: عند التفاعل مع هيدروكسيد النحاس (II) ، يتم تكوين محلول أزرق لامع. فشل تفاعل "المرآة الفضية" مع السكروز. لذلك ، يحتوي جزيئه على مجموعات هيدروكسيل ، ولكن لا يحتوي على ألدهيد.

ولكن إذا تم تسخين محلول السكروز في وجود حمض الهيدروكلوريك أو حمض الكبريتيك ، يتم تكوين مادتين ، أحدهما ، مثل الألدهيدات ، يتفاعل مع محلول أمونيا من أكسيد الفضة (I) ومع هيدروكسيد النحاس (II). يثبت هذا التفاعل أنه في وجود الأحماض المعدنية ، يخضع السكروز للتحلل المائي ونتيجة لذلك يتشكل الجلوكوز والفركتوز. هذا يؤكد أن جزيئات السكروز تتكون من بقايا مترابطة من الجلوكوز وجزيئات الفركتوز.

الخصائص الفيزيائية. السكروز النقي مادة بلورية عديمة اللون ذات طعم حلو وقابل للذوبان في الماء بدرجة عالية.

الخواص الكيميائية. الخاصية الرئيسية للسكريات الثنائية ، والتي تميزها عن السكريات الأحادية ، هي القدرة على التحلل المائي في بيئة حمضية (أو تحت تأثير الإنزيمات في الجسم):

ج 12 س 22 س 11 + س 2 س> ج 6 س 12 س 6 + ج 6 س 12 س 6

السكروز الجلوكوز الفركتوز

يمكن الكشف عن الجلوكوز المتكون أثناء التحلل المائي عن طريق تفاعل "المرآة الفضية" أو من خلال تفاعله مع هيدروكسيد النحاس (II).

الحصول على السكروز. يتم الحصول على السكروز C12 H22 O11 (السكر) بشكل أساسي من بنجر السكر وقصب السكر. في إنتاج السكروز ، لا تحدث التحولات الكيميائية ، لأنه موجود بالفعل في المنتجات الطبيعية. يتم عزله فقط من هذه المنتجات نقيًا قدر الإمكان.

عملية عزل السكروز عن بنجر السكر:

يتم تحويل بنجر السكر المقشر إلى شرائح رقيقة في قواطع بنجر ميكانيكية وتوضع في أوعية خاصة - ناشرات يتم من خلالها تمرير الماء الساخن. نتيجة لذلك ، يتم غسل كل السكروز تقريبًا من البنجر ، ولكن مع ذلك تنتقل الأحماض المختلفة والبروتينات ومواد التلوين إلى المحلول ، والذي يجب فصله عن السكروز.

يتم معالجة المحلول المتكون في الموزعات بحليب الجير.

C 12 H 22 O 11 + Ca (OH) 2> C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O

يتفاعل هيدروكسيد الكالسيوم مع الأحماض الموجودة في المحلول. نظرًا لأن أملاح الكالسيوم في معظم الأحماض العضوية قابلة للذوبان بشكل ضئيل ، فإنها تترسب. من ناحية أخرى ، يشكل السكروز مع هيدروكسيد الكالسيوم سكروز قابل للذوبان من النوع الكحولي - C 12 H 22 O 11 2 CaO H 2 O

3. لتحليل سكروز الكالسيوم الناتج ومعادلة الفائض من هيدروكسيد الكالسيوم ، يتم تمرير أول أكسيد الكربون (IV) من خلال المحلول. نتيجة لذلك ، يترسب الكالسيوم على شكل كربونات:

C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O + 2CO 2> C 12 H 22 O 11 + 2CaCO 3 v 2H 2 O

4. يتم ترشيح المحلول الذي تم الحصول عليه بعد ترسيب كربونات الكالسيوم ، ثم تبخيره في جهاز تفريغ ويتم فصل بلورات السكر عن طريق الطرد المركزي.

ومع ذلك ، لا يمكن عزل كل السكر عن المحلول. يبقى محلول بني (دبس السكر) يحتوي على ما يصل إلى 50٪ سكروز. يستخدم الدبس لإنتاج حامض الستريك وبعض المنتجات الأخرى.

5. السكر الحبيبي المعزول عادة ما يكون له لون مصفر لاحتوائه على مواد ملونة. لفصلها ، يتم إعادة إذابة السكروز في الماء ويتم تمرير المحلول الناتج من خلال الفحم النشط. ثم يتبخر المحلول مرة أخرى ويعرض للبلورة. (انظر المرفق 2)

استخدام السكروز. يستخدم السكروز بشكل أساسي كمنتج غذائي وفي صناعة الحلويات. عن طريق التحلل المائي ، يتم الحصول على العسل الاصطناعي منه.

توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. السكروز هو أحد مكونات عصير بنجر السكر (16-20٪) وقصب السكر (14-26٪). بكميات صغيرة ، يوجد مع الجلوكوز في ثمار وأوراق العديد من النباتات الخضراء.

3. السكريات

بعض الكربوهيدرات عبارة عن بوليمرات طبيعية تتكون من عدة مئات بل وآلاف من وحدات السكاريد الأحادي التي تشكل جزءًا من جزيء واحد كبير. لذلك ، تسمى هذه المواد السكريات. أهم السكريات هي النشا والسليلوز. كلاهما يتكون في الخلايا النباتية من الجلوكوز ، المنتج الرئيسي لعملية التمثيل الضوئي.

نشاء

مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء. لقد ثبت تجريبيا أن الصيغة الكيميائية للنشا هي (C6 H10 O5) n ، حيث صيصل إلى عدة آلاف. النشا عبارة عن بوليمر طبيعي تتكون جزيئاته من وحدات C6 H10 O5 فردية. نظرًا لأن الجلوكوز يتكون فقط أثناء التحلل المائي للنشا ، فيمكن استنتاج أن هذه الروابط هي بقايا جزيئات ? - الجلوكوز.

تمكن العلماء من إثبات أن جزيئات النشا تتكون من بقايا جزيئات الجلوكوز الحلقية. يمكن تمثيل عملية تكوين النشا على النحو التالي:

بالإضافة إلى ذلك ، فقد ثبت أن النشا لا يتكون فقط من جزيئات خطية ، ولكن أيضًا من جزيئات ذات بنية متفرعة. هذا ما يفسر التركيب الحبيبي للنشا.

الخصائص الفيزيائية. النشا مسحوق أبيض غير قابل للذوبان في الماء البارد. في الماء الساخن ، تتضخم وتشكل عجينة. على عكس السكريات الأحادية والقليلة ، فإن السكريات ليس لها طعم حلو.

الخواص الكيميائية.

1) رد فعل نوعي للنشا.

التفاعل المميز للنشا هو تفاعله معالعاشرقصيدة.إذا تمت إضافة محلول من اليود إلى عجينة نشا مبردة ، يظهر لون أزرق. عندما يسخن المعجون يختفي وعندما يبرد يظهر مرة أخرى. تستخدم هذه الخاصية في تقدير نسبة النشا في المنتجات الغذائية. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا تم وضع قطرة من اليود على شريحة من البطاطس أو شريحة من الخبز الأبيض ، فسيظهر لون أزرق.

2) تفاعل التحلل المائي:

(ج 6 س 6 س 5) ن + ن 2 س> ن ج 6 س 12 س 6

الحصول على النشا.في الصناعة ، يتم الحصول على النشا بشكل أساسي من البطاطس أو الأرز أو الذرة.

تطبيق النشا. النشا منتج مغذي ثمين. لتسهيل امتصاصه ، تتعرض الأطعمة التي تحتوي على النشا لدرجات حرارة عالية ، أي تُسلق البطاطس ويُخبز الخبز. في ظل هذه الظروف ، يحدث التحلل المائي الجزئي للنشا و ديكسترين ،يذوب في الماء. يخضع الدكسترين في الجهاز الهضمي لمزيد من التحلل المائي إلى الجلوكوز ، الذي يمتصه الجسم. يتم تحويل الجلوكوز الزائد إلى الجليكوجين(نشا حيواني). تكوين الجليكوجين هو نفس تكوين النشا ، لكن جزيئاته أكثر تشعبًا. يوجد الكثير من الجليكوجين بشكل خاص في الكبد (تصل إلى 10٪). في الجسم ، يعتبر الجليكوجين مادة احتياطية يتم تحويلها إلى جلوكوز حيث يتم استهلاكها في الخلايا.

في صناعةيتم تحويل النشا إلى دبس السكرو الجلوكوز.للقيام بذلك ، يتم تسخينه بحمض الكبريتيك المخفف ، ثم يتم تحييد فائضه بالطباشير. يتم ترشيح الراسب المتشكل لكبريتات الكالسيوم ، وتبخر المحلول وعزل الجلوكوز. إذا لم يكتمل التحلل المائي للنشا ، فسيتم تكوين خليط من الدكسترين مع الجلوكوز - دبس السكر ، الذي يستخدم في صناعة الحلويات. المشتقة من النشا ، تستخدم الدكسترين كغراء لتكثيف الدهانات عند رسم الأنماط على القماش.

يستخدم النشا لنشا الملابس. تحت الحديد الساخن ، يحدث التحلل المائي الجزئي للنشا ويتحول إلى ديكسترين. يشكل الأخير طبقة كثيفة على القماش ، مما يضفي على القماش لمعانًا ويحميه من التلوث.

توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. النشا ، باعتباره أحد منتجات التمثيل الضوئي ، منتشر على نطاق واسع في الطبيعة. للاختلافات النباتاتإنها مادة مغذية احتياطية وتوجد بشكل رئيسي في الفواكه والبذور والدرنات. حبوب نباتات الحبوب هي الأغنى بالنشا: الأرز (حتى 86٪) ، القمح (حتى 75٪) ، الذرة (حتى 72٪) ، وكذلك درنات البطاطس (حتى 24٪). في الدرنات ، تطفو حبيبات النشا في نسغ الخلية ، لذا فإن البطاطس هي المادة الخام الرئيسية لإنتاج النشا. في الحبوب ، يتم لصق جزيئات النشا بإحكام مع مادة بروتينية تسمى الغلوتين.

لجسم الإنسانيعتبر النشا ، إلى جانب السكروز ، المورد الرئيسي للكربوهيدرات - أحد أهم مكونات الغذاء. تحت تأثير الإنزيمات ، يتحلل النشا إلى جلوكوز ، والذي يتأكسد في الخلايا إلى ثاني أكسيد الكربون والماء مع إطلاق الطاقة اللازمة لعمل الكائن الحي. من بين المنتجات الغذائية ، توجد أكبر كمية من النشا في الخبز والمعكرونة ومنتجات الدقيق الأخرى والحبوب والبطاطس.

السليلوز

ثاني أكثر السكريات شيوعًا في الطبيعة هو السليلوز أو الألياف (انظر الملحق 4).

مفاهيم أساسية. هيكل الجزيء.

صيغة السليلوز ، مثل النشا ، هي (C 6 H 10 O 5) n ، الرابط الأولي لهذا البوليمر الطبيعي هو أيضًا بقايا الجلوكوز. درجة بلمرة السليلوز أكبر بكثير من درجة النشا.

تتكون جزيئات السليلوز الكبيرة ، على عكس النشا ، من بقايا جزيئات ب-جلوكوز ولها هيكل خطي فقط. توجد جزيئات السليلوز الكبيرة في اتجاه واحد وتشكل أليافًا (الكتان والقطن والقنب).

الخصائص الفيزيائية. السليلوز النقي هو مادة صلبة بيضاء ذات بنية ليفية. إنه غير قابل للذوبان في الماء والمذيبات العضوية ، ولكنه قابل للذوبان بسهولة في محلول الأمونيا من هيدروكسيد النحاس (II). كما تعلم ، ليس للسليلوز طعم حلو.

الخواص الكيميائية.

1) الإحتراق. يحترق السليلوز بسهولة لتكوين ثاني أكسيد الكربون والماء.

(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2> nCO 2 + nH 2 O + Q

2) التحلل المائي.على عكس النشا ، يصعب تحلل الألياف. يؤدي الغليان الطويل جدًا في المحاليل المائية للأحماض القوية إلى انقسام ملحوظ للجزيء الكبير إلى الجلوكوز:

(ج 6 س 10 س 5) ن + ن 2 س> ن ج 6 س 12 س 6

3) تشكيل استرات. تحتوي كل وحدة أولية من جزيء السليلوز على ثلاث مجموعات هيدروكسيل يمكنها المشاركة في تكوين الإسترات مع كل من الأحماض العضوية وغير العضوية.

نترات السليلوز. عند معالجة السليلوز بمزيج من أحماض النيتريك والكبريتيك المركزة (خليط النيترة) ، تتشكل نترات السليلوز. اعتمادًا على ظروف التفاعل ونسبة المواد المتفاعلة ، يمكن الحصول على منتج بمجموعتي هيدروكسيل (ثنائي النترات) أو ثلاث مجموعات هيدروكسيل (ثلاثي نترات)

الحصول على السليلوز. مثال على السليلوز النقي تقريبًا هو الصوف القطني المستخرج من القطن المكرر. يتم عزل الجزء الأكبر من السليلوز من الخشب ، حيث يتم احتوائه مع مواد أخرى. الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج السليلوز في بلدنا هي طريقة الكبريتيت. وفقًا لهذه الطريقة ، يتم تسخين الخشب المقطوع في وجود محلول هيدرو سلفيت الكالسيوم أو هيدرو سلفيت الصوديوم في الأوتوكلاف عند ضغط 0.5-0.6 ميجا باسكال ودرجة حرارة 150 درجة مئوية. في هذه الحالة ، يتم تدمير جميع المواد الأخرى ، ويتم إطلاق السليلوز بشكل نقي نسبيًا. يتم غسلها بالماء وتجفيفها وإرسالها لمزيد من المعالجة ، في الغالب لإنتاج الورق.

استخدام السليلوز. استخدم الإنسان السليلوز منذ العصور القديمة. تطبيقه متنوع للغاية. العديد من الألياف الاصطناعية وأفلام البوليمر والبلاستيك ومسحوق عديم الدخان والورنيش مصنوعة من السليلوز. تذهب كمية كبيرة من اللب إلى إنتاج الورق. منتجات أسترة السليلوز لها أهمية كبيرة. لذلك ، على سبيل المثال ، من خلات السليلوزتلقي حرير خلات. للقيام بذلك ، يتم إذابة ثلاثي أسيتيل السلولوز في خليط من ثنائي كلورو ميثان والإيثانول. يتم دفع المحلول اللزج الناتج من خلال المغازل - أغطية معدنية بها ثقوب عديدة. تنزل نفاثات رقيقة من المحلول إلى العمود ، حيث يمر الهواء الساخن في الاتجاه المعاكس. نتيجة لذلك ، يتبخر المذيب ويتم إطلاق ثلاثي أسيتيل السلولوز في شكل خيوط طويلة ، يتم إنتاج الحرير منها عن طريق الغزل.كما تستخدم أسيتات السليلوز في إنتاج غشاء غير قابل للاحتراق والزجاج العضوي الذي ينقل الأشعة فوق البنفسجية.

ثلاثي نتروسليلوزيستخدم (البيروكسيلين) كمتفجر ولإنتاج مسحوق عديم الدخان. للقيام بذلك ، يتم إذابة ثلاثي نتروسليلوز في أسيتات الإيثيل أو الأسيتون. بعد تبخر المذيبات ، يتم سحق الكتلة المضغوطة والحصول على مسحوق عديم الدخان. تاريخيا ، كان أول بوليمر يصنع منه البلاستيك الصناعي ، السليلويد. في السابق ، كان البيروكسيلين يستخدم في صناعة الورنيش والأفلام والتصوير الفوتوغرافي. عيبه الرئيسي هو سهولة الاشتعال بتكوين أكاسيد النيتروجين السامة.

دينيتروسليلوز(كولوكسيلين) يستخدم أيضًا للحصول على كولوديون.لهذه الأغراض ، يتم إذابته في خليط من الكحول والأثير. بعد تبخر المذيبات ، يتم تشكيل فيلم كثيف - الكولوديون ، المستخدم في الطب. كما يستخدم دنيتروسليلوز في إنتاج البلاستيك شريط سينمائي.يتم الحصول عليها عن طريق دمج ثنائي النيتروسليلوز مع الكافور.

توجد في الطبيعة وجسم الإنسان. السليلوز هو الجزء الرئيسي من جدران النبات. السليلوز النقي نسبيًا عبارة عن ألياف من القطن والجوت والقنب. يحتوي الخشب على 40 إلى 50٪ سليلوز ، قش - 30٪. يعمل السليلوز النباتي كمغذٍ للحيوانات العاشبة التي تحتوي على إنزيمات تقسيم الألياف في أجسامها. يتشكل السليلوز ، مثل النشا ، في النباتات أثناء عملية التمثيل الضوئي. إنه المكون الرئيسي لقشرة الخلايا النباتية. ومن هنا اسمها - السليلوز ("السليلوس" - زنزانة).ألياف القطن عبارة عن سليلوز نقي تقريبًا (تصل إلى 98٪). تتكون ألياف الكتان والقنب بشكل أساسي من السليلوز. يحتوي خشبها على ما يقرب من 50 %.

استنتاج

الأهمية البيولوجية للكربوهيدرات عالية جدًا:

1. تؤدي الكربوهيدرات وظيفة بلاستيكية ، أي أنها تشارك في بناء العظام والخلايا والإنزيمات. يشكلون 2-3٪ بالوزن.

2. تؤدي الكربوهيدرات وظيفتين رئيسيتين: البناء والطاقة. يشكل السليلوز جدران الخلايا النباتية. الكيتين متعدد السكاريد المعقد هو المكون الهيكلي الرئيسي للهيكل الخارجي للمفصليات. يؤدي الكيتين أيضًا وظيفة بناء في الفطريات.

3. الكربوهيدرات هي مادة الطاقة الرئيسية (انظر). عند أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات ، يتم إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 من الماء. يتم تخزين النشا في النباتات والجليكوجين في الحيوانات في الخلايا ويعمل بمثابة احتياطي للطاقة.

4. يحتوي الدم على (0.1-0.12٪) جلوكوز. يعتمد الضغط الاسموزي للدم على تركيز الجلوكوز.

5. يشارك البنتوز (ريبوز و ديوكسيريبوز) في تكوين ATP.

تسود الكربوهيدرات في النظام الغذائي اليومي للإنسان والحيوان. تتلقى الحيوانات النشا والألياف والسكروز. تحصل الحيوانات آكلة اللحوم على الجليكوجين من اللحوم.

حاجة الإنسان اليوميةفي السكريات حوالي 500 جرام ، ولكن يتم تجديدها بشكل أساسي بسبب النشا الموجود في الخبز والبطاطس والمعكرونة. مع اتباع نظام غذائي متوازن ، يجب ألا تتجاوز الجرعة اليومية من السكروز 75 جرامًا (12-14 قطعة قياسية من السكر ، بما في ذلك تلك المستخدمة في الطهي).

بالإضافة إلى ذلك ، تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا في الصناعة الحديثة - التقنيات والمنتجات التي تستخدم الكربوهيدرات لا تلوث البيئة ولا تضر بها.

التطبيقات.

المرفقات 1:

الملحق 2

تاريخ الاكتشاف والإنتاجسكر الشمندر

تعتبر الهند مسقط رأس قصب السكر (ولدت كلمة "سكر" أيضًا من الهند: كلمة "sakhara" بلغة أحد الشعوب القديمة في شبه الجزيرة تعني في البداية "رمال" ، ثم "حبيبات" السكر"). من الهند ، تم نقل هذا النبات إلى مصر وبلاد فارس ؛ من هناك ، عبر البندقية ، جاء السكر إلى الدول الأوروبية. لفترة طويلة كانت باهظة الثمن واعتبرت رفاهية.

تمت زراعة البنجر منذ العصور القديمة. في بلاد آشور وبابل القديمة ، كان البنجر يُزرع منذ 1.5 ألف سنة قبل الميلاد. عرفت أشكال البنجر المزروعة في الشرق الأوسط منذ القرنين الثامن والسادس. قبل الميلاد. وفي مصر ، كان البنجر بمثابة الغذاء الرئيسي للعبيد. لذلك ، من الأشكال البرية من البنجر ، بفضل الاختيار المناسب ، تم إنشاء أنواع مختلفة من العلف والمائدة والبنجر الأبيض تدريجيًا. من أصناف بنجر المائدة البيضاء ، تم تربية الأنواع الأولى من بنجر السكر.

يرتبط ظهور بديل جديد لقصب السكر ، وهو السكروز ، من قبل مؤرخي العلوم بالاكتشاف التاريخي للعالم الكيميائي الألماني ، وهو عضو في الأكاديمية البروسية للعلوم A.S. مرغراف (1705-1782). في تقرير في اجتماع لأكاديمية برلين للعلوم في عام 1747 ، أوجز نتائج التجارب للحصول على السكر البلوري من البنجر.

لم يكن السكر الناتج ، وفقًا لمارجراف ، أقل ذوقًا من قصب السكر. ومع ذلك ، لم ير مرغراف آفاقًا واسعة للتطبيق العملي لاكتشافه.

بعد ذلك في دراسة ودراسة هذا الاكتشاف ذهب طالب Marggraf - F.K. أكارد (1753-1821). منذ عام 1784 ، تولى بنشاط تحسين وتطوير وتنفيذ اكتشاف معلمه.

أدرك أكارد جيدًا أن أحد أهم الشروط لنجاح عمل جديد واعد جدًا هو تحسين المواد الخام - البنجر ، أي. زيادة محتواه من السكر. بالفعل في عام 1799 توجت أعمال Achard بالنجاح. ظهر فرع جديد من البنجر المزروع - بنجر السكر. في عام 1801 ، في منزله في Kucerne (Silesia) ، بنى Achard أحد مصانع السكر الأولى في أوروبا ، حيث أتقن إنتاج السكر من البنجر.

أجرت لجنة أرسلتها أكاديمية باريس للعلوم مسحًا لمصنع Akhard وتوصلت إلى استنتاج مفاده أن إنتاج السكر من البنجر غير مربح.

فقط الصناعيين الإنجليز الوحيدين في ذلك الوقت ، الذين كانوا يحتكرون في إنتاج وبيع قصب السكر ، رأوا منافسًا جادًا في بنجر السكر وعرضوا عدة مرات على أشارد مبالغ كبيرة بشرط أن يرفض القيام بعمله ويعلن علنًا عن ذلك. عدم جدوى إنتاج السكر من البنجر.

لكن آشارد ، الذي كان يؤمن إيمانًا راسخًا بآفاق مصنع السكر الجديد ، لم يتنازل ، فمنذ عام 1806 ، تخلت فرنسا عن إنتاج السكر من قصب السكر وتحولت إلى سكر البنجر ، الذي أصبح أكثر انتشارًا بمرور الوقت. قدم نابليون دعمًا كبيرًا لأولئك الذين أظهروا رغبة في زراعة البنجر وإنتاج السكر منه ، لأن. رأى في تطوير صناعة جديدة إمكانية التطور المتزامن للزراعة والصناعة

طريقة روسية قديمة للحصول على السكر من النباتات المحتوية على السكروز

تم تصميم هذه الطريقة البسيطة للحصول على السكر خصيصًا للاستخدام المنزلي. تحتوي الطريقة على عناصر من الوصفات الروسية القديمة للحصول على السكر ، بما في ذلك الطرق المقترحة في 1850-1854 من قبل المهندس تولبيجين. المواد الخام لإنتاج السكر نباتات - السكريات المحتوية على السكروز. للحصول على السكر ، يجب استخدام التوت والفواكه والخضروات التي تحتوي على نسبة عالية من السكر ، أي الأكثر حلاوة.

تسلسل الحصول على السكر كالتالي:

1. المنتج طحن.

2. الحصول على العصير.

3. فصل الشوائب.

4. تكثيف العصير إلى شراب.

5. استخراج السكر البلوري.

المرحلة الأولى: لذلك ، فإن تحويل المنتج المحتوي على السكر إلى سكر يعتمد على استخلاص العصير منه.

إذا كنت تستخدم فواكه طرية (الفراولة البرية والفراولة وأنواع التوت الأخرى) ، فهذا يكفي لعجنها. إذا كان ، على سبيل المثال ، المشمش والخوخ ، فيجب كسرها وإزالة العظام. في حالة استخدام البطيخ أو البطيخ ، تتم إزالة محتويات الثمرة من القشرة وتحريرها من البذور. يوصى أيضًا بالتوت الطازج المقطوف ، ويجب الاحتفاظ بالفاكهة لمدة 2-3 ساعات مسبقًا لزيادة إنتاجية العصير. إذا كان من بنجر السكر أو التفاح أو الجزر ، وما إلى ذلك ، يتم سحق المنتج إلى نشارة. كلما كانت الرقائق أرق وأطول ، زادت العوامل التي تفضل إزالة السكر منها. ينصح برقائق جيدة بعرض 2-3 مم وسماكة 1-1.5 مم.

المرحلة الثانية: يملأ المنتج المسحوق بالماء حتى يغطى بالكامل ويغلى عند درجة حرارة 70-72 درجة مئوية. إذا كانت درجة الحرارة أقل من 70 درجة مئوية ، فلن يتم قتل الميكروبات المحتملة ، وإذا كانت درجة الحرارة أعلى من 72 درجة مئوية ، تبدأ الرقائق في التليين.

مدة الطهي 45-60 دقيقة مع التحريك بملعقة خشبية. يتحول السكر من الرقائق إلى ماء ويصبح عصيرًا. تسمى الحلاقة بعد استخلاص السكر منها باللب. يتم عصر العصير من اللب وإزالة اللب.

المرحلة الثالثة: يكون للعصير الناتج لون غامق ونسبة عالية من الشوائب. يتم نقل اللون الداكن ، إذا ترك دون علاج ، إلى بلورات السكر. إذا تبخرت الماء من العصير في هذه المرحلة ، فستحصل على السكر ، لكن سيكون له طعم المنتج الأصلي ولونه ورائحته. العصير حامضي ، لذا يجب تحييده. إذا لم يتم ذلك ، فإن العصير سيروم بقوة أثناء التبخر وبالتالي يعقد هذه العملية. أرخص طريقة لتنظيف العصير هي معالجته بالليمون المطفأ المحترق SA (OH) 2. في العصير ، يتم تسخينه إلى 80-90 درجة مئوية ، أضف الجير (في الحالات القصوى ، يمكنك استخدام الجير). يتطلب 10 لترات من العصير حوالي 0.5 كجم من الجير. يجب إضافة الجير تدريجياً مع تحريك العصير باستمرار. دع المحلول يقف لمدة 10 دقائق. بعد ذلك ، من أجل ترسيب الجير ، يجب تمرير ثاني أكسيد الكربون CO 2 عبر العصير. يمكنك استخدام ثاني أكسيد الكربون من العلب للسيفون المنزلي (للحصول على المياه الغازية) ، أو زجاجات الغاز الصناعية للتشبع أو من طفايات الحريق من سلسلة OU و OVP. يتم تغذية الغاز من العلبة من خلال أنبوب إلى الجزء السفلي من الوعاء مع العصير الساخن. في نهاية الأنبوب ، يجب عليك تركيب بخاخ (ناشر) به العديد من الثقوب الصغيرة لاستخدام الغاز بشكل أكثر كفاءة. يمكن تحقيق نتيجة أفضل بتحريك المحلول في نفس الوقت. يضمن الانحلال الجيد للغاز معدل استخدام مرتفع للغاز ويقصر وقت العملية (حوالي 10 دقائق). يجب تسوية الحل ، ثم تصفيته. أكثر كفاءة هي المرشحات التي تستخدم الفحم المنشط أو الفحم العظمي. لكن في الحالات القصوى ، يمكنك استخدام مرشح قماش.

للتوضيح النهائي للعصير وإزالة رائحة المواد الخام ، أقترح طريقة روسية مجربة. يجب أن يمر ثاني أكسيد الكبريت SO 2 من خلال العصير. من المهم أن تعالج بثاني أكسيد الكبريت قبل التبخر مباشرة ، لأن. يؤثر عمل الغاز أيضًا على التبخر ، مما يساهم في تقليل قتامة الشراب. من الضروري وجود الكبريت. يذوب الكبريت عند تسخينه وخلطه مع الهواء ، ويتكون ثاني أكسيد الكبريت. استخدم السادة القدامى سفينتين محكمتين متصلتين بأنبوب. في واحد - تم وضع الماء ، في الكبريت الآخر. من وعاء الكبريت جاء الأنبوب الثاني إلى الناشر في أسفل الحاوية مع العصير. عندما تم تسخين كلتا الوعاءين ، مر بخار الماء عبر الأنبوب ، وأزال ثاني أكسيد الكبريت من الوعاء الثاني ودخل إلى الناشر. يمكن أن يؤخذ الناشر نفس الشيء.

يمكن تبسيط هذا المخطط إلى حد ما: خذ وعاءًا واحدًا فقط يحتوي على الكبريت ، وقم بتوصيل ضاغط حوض السمك أو مضخة أخرى بأنبوب المدخل الخاص به وتفجير الغاز المتراكم في الوعاء بالكبريت بالهواء. يجب إجراء التطهير بالغاز حتى يتم تصفية العصير تمامًا. لتسريع العملية ، من الأفضل خلط العصير في نفس الوقت. يهرب ثاني أكسيد الكبريت دون أثر من المحلول في وعاء مفتوح ، ولكن يجب أن يتم العمل في منطقة جيدة التهوية.

ثاني أكسيد الكبريت SO 2 هو أفضل مطهر. يؤدي إلى تآكل الأواني المعدنية بشدة ، لذلك يجب استخدام المينا. الميزة الكبيرة جدًا لهذا الغاز ، والتي تغطي إلى حد كبير عيوبه ، هي القدرة على إزالته تمامًا من المنتج. عندما يتم تسخين منتج معالج بثاني أكسيد الكبريت ، يتبخر الأخير ، ولا يترك أي رائحة أو طعم. يستخدم الغاز على نطاق واسع في مصانع التعليب للحفاظ على المنتجات المختلفة.

يمكن شراء الكبريت من متجر لاجهزة الكمبيوتر أو متجر البستنة ويباع هناك باسم "كبريت الحدائق" - يحتوي على 99.9٪ من الكبريت. إذا فشلت في العثور على الكبريت ، فلا تقلق. لن يكون السكر أبيض اللون ، سيحتفظ بدرجة لون المنتج الأصلي ، لكنه لن يكون أسوأ من طعمه الأبيض.

المرحلة الرابعة: المرحلة التالية هي زيادة سماكة العصير المنقى والمتغير اللون إلى شراب. من الضروري إزالة كمية كبيرة من الماء من العصير. أفضل طريقة للقيام بذلك هي تبخير العصير على موقد روسي ، على نار منخفضة على الموقد ، ولا تغلي الشراب بأي حال من الأحوال (لتجنب سواده).

في عملية التبخر ، يتكاثف الشراب أكثر فأكثر. إذا كان محلول مفرط التشبع لا يحتوي على بلورات سكر مزروعًا ببضعة جرامات من مسحوق السكر ، فسوف يتسبب ذلك في تكوين بلورات جديدة. يعد تحديد لحظة اللف في محلول المسحوق أمرًا مهمًا للغاية ويتكون من أبسط طريقة: قطرة من الشراب ، محشورة بين الأصابع ، تشكل خيطًا رفيعًا (شعر) عند تحريكهما ، ثم تأتي لحظة البذر. بالنسبة لـ 10 لترات من الشراب ، ستكون كمية البذور نصف ملعقة صغيرة من المسحوق. إذا بدأت في القليل من المسحوق ، فستكون بلورات السكر الناتج كبيرة ، إذا كانت كبيرة - صغيرة. تشكلت كمية كافية من البلورات بعد حوالي 10-15 دقيقة من البذر. يجب إجراء مزيد من التبلور مع التبريد المستمر وتحريك المنتج ،

المنتج الناتج يسمى "ضغط الذكورة" ، وهو يحتوي على ما يصل إلى 7-10٪ ماء و 50-60٪ سكر متبلور و سائل متبلور (دبس السكر).

المرحلة الخامسة: العملية التالية هي فصل البلورات عن دبس السكر. بعد نهاية التبلور ، يجب تفريغ الكتلة بأكملها في نسيج بخلية 0.3 مم ، معلقة من الزوايا في عقدة واحدة فوق وعاء لتصريف دبس السكر. في نفس الوقت ، حاول الضغط على الكتلة. لزيادة نسبة محصول السكر ، من الأفضل إعادة استخدام دبس السكر كمادة مضافة للشراب.

يتحول السكر بعد تصفيته إلى اللون الأصفر. ثم يمكنك استخدام طريقة شريط المسافة ، والتي أثبتت أنها ممتازة في عام 1854 والتي اقترحها المهندس تولبيجين. انتشرت هذه الطريقة ، التي أدخلت في روسيا ، بسرعة في صناعة السكر العالمية وسميت "الروسية". الآن تم نسيان الطريقة دون وجه حق. تتكون من تبخير الجهاز بالبخار ويسمح لك بالحصول على سكر أبيض عالي الجودة. يجب ربط قطعة القماش التي تحتوي على السكر بإحكام على حوض بكمية قليلة من الماء المغلي. سوف يمر البخار المتصاعد عبر السكر ويزيله من دبس السكر الأبيض. السكر الأبيض الناتج ، حتى عندما يكون رطبًا عند اللمس ، سوف يتخثر أثناء التخزين ويتحول إلى كتلة صلبة. لذلك ، قبل التخزين طويل الأجل ، يجب تجفيف السكر.

ملامح إنتاج السكر

يشير إنتاج السكر إلى الإنتاج الآلي المستمر مع مستوى عالٍ من أتمتة العمليات الرئيسية.

خصوصية الموقع الإقليمي لمصانع السكر هو ارتباطها الصارم بمساحة بنجر السكر ، حيث أن نقل بنجر السكر عبر مسافات طويلة غير فعال اقتصاديًا. في بعض الحالات ، يكون لمصانع السكر مناطق زرع خاصة بها تقع بالقرب من المؤسسة مباشرة. يمكن استخدام نفايات صناعة السكر (اللب ، الشجر ، طين التغوط) كسماد ، في بعض الحالات - كعلف للماشية.

الملحق 3

الكربوهيدرات هي أهم مصدر للطاقة في الجسم

من بين جميع المواد الغذائية التي يستهلكها الإنسان ، تعتبر الكربوهيدرات بلا شك المصدر الرئيسي للطاقة. في المتوسط ​​، يمثلون 50 إلى 70 ٪ من السعرات الحرارية اليومية. على الرغم من حقيقة أن الشخص يستهلك الكثير من الكربوهيدرات أكثر من الدهون والبروتينات ، إلا أن احتياطياتها في الجسم صغيرة. هذا يعني أن إمداد الجسم بها يجب أن يكون منتظمًا.

الكربوهيدرات الرئيسية في الغذاء هي السكريات المعقدة ، ما يسمى السكريات: النشا والجليكوجين ، المبنية من عدد كبير من بقايا الجلوكوز. تم العثور على الجلوكوز نفسه بكميات كبيرة في العنب والفواكه الحلوة. بالإضافة إلى الجلوكوز ، يحتوي العسل والفواكه على كميات كبيرة من الفركتوز. يشير السكر العادي ، الذي نشتريه في المتاجر ، إلى السكريات الثنائية ، لأن جزيئه مبني من مخلفات الجلوكوز والفركتوز. يحتوي الحليب ومنتجات الألبان على كميات كبيرة من سكر الحليب الأقل حلاوة - اللاكتوز ، والذي يتضمن ، إلى جانب الجلوكوز ، الجالاكتوز أحادي السكاريد.

تعتمد الحاجة إلى الكربوهيدرات إلى حد كبير على استهلاك الطاقة في الجسم. في المتوسط ​​، في الذكر البالغ الذي يعمل بشكل رئيسي في الأعمال العقلية أو البدنية الخفيفة ، تتراوح الاحتياجات اليومية من الكربوهيدرات من 300 إلى 500 غرام ، وفي العمال اليدويين والرياضيين ، تكون أعلى من ذلك بكثير. على عكس البروتينات ، وإلى حد ما ، الدهون ، يمكن تقليل كمية الكربوهيدرات في الوجبات الغذائية بشكل كبير دون الإضرار بالصحة. أولئك الذين يريدون إنقاص الوزن يجب أن ينتبهوا لذلك: الكربوهيدرات ذات قيمة طاقة بشكل أساسي. عند أكسدة 1 جرام من الكربوهيدرات في الجسم ، يتم تحرير 4.0 - 4.2 كيلو كالوري. لذلك ، على حسابهم ، من الأسهل تنظيم تناول السعرات الحرارية.

ما هي الأطعمة التي يجب اعتبارها المصادر الرئيسية للكربوهيدرات؟العديد من الأطعمة النباتية هي الأغنى في الكربوهيدرات: الخبز والحبوب والمعكرونة والبطاطس. صافي الكربوهيدرات هو السكر. العسل ، اعتمادًا على الأصل ، يحتوي على 70-80٪ أحادي وثنائي السكريات. ترجع حلاوته العالية إلى المحتوى الكبير من الفركتوز ، الذي تزيد خواصه الحلوة بحوالي 2.5 مرة عن الجلوكوز و 1.5 مرة أعلى من السكروز. الحلويات والمعجنات والكعك والمربيات والآيس كريم والحلويات الأخرى هي المصادر الأكثر جاذبية للكربوهيدرات وتمثل خطرًا لا شك فيه على الأشخاص الذين يزداد وزنهم. السمة المميزة لهذه المنتجات هي محتواها العالي من السعرات الحرارية ومحتواها المنخفض من العوامل الغذائية الأساسية.

إن مجموعة الكربوهيدرات قريبة جدًا من المواد الموجودة في معظم المنتجات النباتية ، والتي يمتصها جسم الإنسان بشكل سيئ - الألياف والبكتين.

أهم مصادر الكربوهيدرات

منتجات
خبز الجاودار
خبز حنطة
الحنطة السوداء
سميد
البطاطس
ملفوف أبيض
عنب

الملحق 4

السليلوزهو عديد السكاريد وهو جزء من الأغشية الضخمة للخلايا النباتية. توجد كميات كبيرة منه في العديد من الخضروات والفواكه وأوراق وسيقان النباتات. يمكن هضم جزء صغير فقط من الألياف في جسم الإنسان تحت تأثير الكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء. لذلك ، تمر الألياف والبكتين في الغالب عبر الجهاز الهضمي دون تغيير. لكنهم يلعبون دورًا مهمًا - تتحرك كتل الطعام بشكل أسرع على طول الأمعاء. لهذا السبب ، ينصح أولئك الذين يريدون إنقاص الوزن بتناول الكثير من الخضار والفواكه. توجد كميات كبيرة من مواد الصابورة في خبز الحبوب الكاملة ، كما ذكرنا سابقًا ، في العديد من الخضروات والفواكه ، وخاصة البنجر والجزر والخوخ.

مراجع

1. كيمياء عضوية: طبعة تعليمية لـ 10 خلايا. متوسط المدرسة - موسكو ، التنوير ، 1993

2. الموسوعة الإلكترونية لسيريل وميثوديوس ، 2004

3. كتيب أطفال المدارس ، المجلد الثاني ، أمفورا ، 2002

4. مواقع الإنترنت: محركات البحث www. نيجما. en, www. متسكع. en.

5. علم الأحياء. مقدمة في علم الأحياء العام وعلم البيئة. الصف 9 (2003). بوستارد أ.

وثائق مماثلة

مادة عضوية تحتوي على الكربون والأكسجين والهيدروجين. الصيغة العامة للتركيب الكيميائي للكربوهيدرات. التركيب والخصائص الكيميائية للسكريات الأحادية والسكاريدات والسكريات. الوظائف الرئيسية للكربوهيدرات في جسم الإنسان.

عرض ، تمت إضافة 10/23/2016


صيغة الكربوهيدرات وتصنيفها. الوظائف الرئيسية للكربوهيدرات. تخليق الكربوهيدرات من الفورمالديهايد. خصائص السكريات الأحادية ، السكريات ، السكريات. التحلل المائي للنشا بفعل الإنزيمات الموجودة في الشعير. التخمر الكحولي وحمض اللاكتيك.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 01/20/2015


الخصائص العامة والتصنيف والتسمية للسكريات الأحادية ، وهيكل جزيئاتها ، والتوازن الفراغي والتوافق. الخواص الفيزيائية والكيميائية وأكسدة وتقليل الجلوكوز والفركتوز. تشكيل معقدات الأوكسيم والجليكوسيدات والكلاب.

ورقة المصطلح ، تمت إضافة 08/24/2014


هيكل الكربوهيدرات. آلية نقل الغشاء الجلوكوز والسكريات الأحادية الأخرى في الخلية. السكريات الأحادية والسكريات الأحادية. آلية امتصاص السكريات الأحادية في الأمعاء. فسفرة الجلوكوز. نزع الفسفرة من الجلوكوز 6 فوسفات. تخليق الجليكوجين.

عرض تقديمي ، تمت إضافة 12/22/2014


تصنيف الكربوهيدرات (السكريات الأحادية ، السكريات قليلة السكاريد ، السكريات) باعتبارها المركبات العضوية الأكثر شيوعًا. الخواص الكيميائية للمادة ودورها في التغذية كمصدر رئيسي للطاقة وخصائص ومكان الجلوكوز في حياة الإنسان.

الملخص ، تمت الإضافة في 12/20/2010


الصيغة العامة للكربوهيدرات وأهميتها البيوكيميائية الأساسية وانتشارها في الطبيعة ودورها في حياة الإنسان. أنواع الكربوهيدرات حسب التركيب الكيميائي: بسيطة ومعقدة (السكريات الأحادية والسكريات). نتاج تخليق الكربوهيدرات من الفورمالديهايد.

الاختبار ، تمت إضافة 01/24/2011


الكربوهيدرات هي هيدرات الكربون. يُطلق على أبسط الكربوهيدرات اسم السكريات الأحادية ، وعند التحلل المائي الذي يتكون منه جزيئين من السكريات الأحادية ، يطلق عليهم اسم ثنائي السكريات. السكاريد الأحادي الشائع هو D- الجلوكوز. تحوّل الكربوهيدرات - التخلّص.

الملخص ، تمت الإضافة في 02/03/2009


الملخص ، تمت الإضافة في 02/21/2009


مفهوم المركبات الحلقية غير المتجانسة وجوهرها وخصائصها وخصائصها الكيميائية الأساسية وصيغتها العامة. تصنيف المركبات الحلقية غير المتجانسة والأصناف والسمات المميزة وطرق التحضير. تفاعلات الاستبدال الكهربائي.

الملخص ، تمت الإضافة في 02/21/2009


دراسة التركيب والتصنيف والخصائص الفيزيائية والكيميائية للكربوهيدرات. دور السكريات الأحادية في عملية التنفس والتمثيل الضوئي. الدور البيولوجي للفركتوز والجالاكتوز. الدور الفسيولوجي للألدوز أو الكيتوز. الخصائص الفيزيائية والكيميائية للسكريات الأحادية.

تصنيف الكربوهيدرات.

الكربوهيدرات

السكريات الأحادية السكاريد

الجلوكوز السكروز السليلوز

نشا الفركتوز المالتوز

ريبوز لاكتوز جليكوجين

ديوكسيريبوز

أنا. السكريات الأحادية- الكربوهيدرات البسيطة بالصيغة (O) n.

اعتمادًا على عدد ذرات الكربون في الجزيء ، تسمى السكريات الأحادية ثلاثية (3 ذرات) ، تتروس (4 ذرات) ؛ البنتوز (5 ذرات) - ريبوز ، ديوكسيريبوز ؛ و hexoses (6 ذرات C) - الجلوكوز والفركتوز والجالاكتوز.

يوجد الجلوكوز في الدم (0.1-0.12٪) ويعمل كمصدر رئيسي للطاقة لخلايا وأنسجة الجسم. الريبوز و الديوكسيريبوز هما مكونان من الأحماض النووية و ATP.

ثانيًا. السكريات(السكريات القلة) - السكريات التي تشكلت نتيجة الجمع بين اثنين من السكريات الأحادية (السداسيات) ، مع فقدان جزيء الماء.

أهم هذه المجموعة: السكروز (سكر البنجر) والمالتوز (سكر الشعير) في النباتات ، واللاكتوز في الحيوانات (سكر الحليب).

تشمل السكريات الثنائية السكر الصالح للأكل الذي يتم الحصول عليه من قصب البنجر. يتكون من جزيء واحد من الجلوكوز وجزيء واحد من الفركتوز.

السكريات الأحادية والسكاريدات قابلة للذوبان بدرجة عالية في الماء ولها طعم حلو.

ثالثا. السكريات- الكربوهيدرات المعقدة التي تتكون من العديد من السكريات الأحادية.

صيغة عامة () ن. أهمها من الناحية البيولوجية: النشا ، الجليكوجين ، السليلوز ، الكيتين. السكريات هي بوليمرات حيوية ، غير قابلة للذوبان في الماء ، ليس لها طعم حلو.

بالإضافة إلى السكريات المتعددة التي تتكون من السداسي ، هناك جزيئات طويلة أكثر تعقيدًا تحتوي على أمين N (على سبيل المثال: الجلوكوزامين) ، والذي يمكن أسيتيله (أسيتيل جلوكوزامين) أو استبداله بمخلفات حمض الكبريتيك أو الفوسفوريك.

تمثل هذه السكريات المعقدة المركبات التالية:

ü السكريات المحايدةتحتوي فقط على أسيتيل جلوكوزامين. مثال: الكيتين هو المادة الداعمة للحشرات والقشريات.

ü عديدات السكاريد المخاطية الحمضيةتحتوي على بقايا الكبريتيك والأحماض الأخرى في الجزيئات. مثال: الهيبارين.

ü البروتينات المخاطية(الغشاء المخاطي) والبروتينات السكرية ، عبارة عن مجمعات من الأسيتيل الجلوكوزامين والكربوهيدرات الأخرى مع البروتينات. مثال: المواد التي تشكل جزءًا من اللعاب وإفراز الغشاء المخاطي في المعدة والبيض وألبومين المصل تنتمي أيضًا إلى البروتينات السكرية.

خصائص ووظائف الكربوهيدرات:

1. البناء (الهيكلي) -

ü هي جزء من أصداف الخلايا النباتية (يشكل السليلوز جدران الخلايا النباتية) وتشكل الهيكل العظمي الداعم للنباتات ؛

ü الكيتين هو المكون الهيكلي الرئيسي للهيكل العظمي الخارجي لمفصليات الأرجل. يؤدي الكيتين أيضًا وظيفة بناء في الفطريات.

2. وظيفة الطاقة (احتياطي) -

ü تعتبر الكربوهيدرات المصدر الرئيسي للطاقة في الخلايا. عندما يتأكسد ، يطلق 1 غرام من الجلوكوز 17.6 كيلوجولطاقة؛

ü النشا هو المادة الاحتياطية الرئيسية في النباتات ، والجليكوجين - في الحيوانات ؛ بمثابة احتياطي للطاقة.

الدهون.

الدهون هي استرات تتشكل نتيجة تفاعل التكثيف بين الأحماض الدهنية ونوع من الكحول.

تفاعل التكثيف هو تفاعل تتحد فيه مادتان لتحرير جزيء ماء.

تسمى الدهون أحيانًا الدهون والمركبات العضوية الشبيهة بالدهون ، والتي توجد بالضرورة في الخلايا ، جنبًا إلى جنب مع البروتينات والكربوهيدرات. كل منهم نافرة من الماءالمركبات ، أي غير قابل للذوبان في الماء ، ولكنه قابل للذوبان في المذيبات العضوية غير القطبية (كلوروفورم ، البنزين ، الأثير ، البنزين ، الأسيتون ، إلخ)

دخول الدهون إلى الخلية:

ü في النباتات يتم تصنيعها في قنوات ER.

ü في الحيوانات تأتي مع الطعام ، يتم تكسيرها وإعادة تصنيعها إلى دهون خاصة بها.

أرز. هيكل بسيط للدهون

يوجد الدهون في حليب جميع الثدييات ، في بعض ما يصل إلى 40٪ (في أنثى الدلفين). في بعض النباتات ، توجد كمية كبيرة من الدهون في البذور والفواكه (عباد الشمس ، الجوز).

أرز. هيكل حمض الأوليك

الدهون ليسنكون البوليمرات، لان لا تتكون من وحدات متكررة (مونومرات).

مكونات الدهون.

حمض دهنيتسمى "الدهنية" لأن بعض أعضاء هذه السلسلة هم جزء من الدهون. الصيغة العامة لها شكل R-COOH ، حيث R عبارة عن ذرة هيدروجين أو جذري من النوع - CH 3 ، -C 2 H 5 ، إلخ.

سلسلة طويلة من ذرات الكربون والهيدروجين ذيل هيدروكربون كاره للماء.

تحتوي الأحماض الدهنية أحيانًا على رابطة مزدوجة واحدة أو أكثر (C = C). في هذه الحالة ، تسمى الأحماض الدهنية غير مشبع . إذا لم تكن هناك روابط مزدوجة ، تسمى الأحماض ثري .

تذوب الأحماض الدهنية غير المشبعة في درجات حرارة منخفضة. حمض الأوليك ، المكون الرئيسي لزيت الزيتون ، يكون سائلًا في درجات الحرارة العادية (T pl = 13.4 درجة مئوية) ، بينما الأحماض البالمتيك والأستيريك (T pl = 63.1 درجة مئوية و T pl = 69.6 درجة مئوية) عند درجة حرارة ثابتة. .

كحول.معظم الدهون هي الدهون الثلاثية. تحتوي على كحول الجلسرين.

بالإضافة إلى الدهون ، تحتوي الخلايا على مواد لها خصائص مقاومة للماء مثل الدهون. هذه دهون.

الدهون(اليونانية "lipos" - fat ، "eidos" - view) - مواد شبيهة بالدهون يتم فيها استبدال جزيء واحد من الأحماض الدهنية.

تصنيف الدهون

استرات الأحماض الدهنية ومنشطات الجلسرين

(يشمل كوليسترول الكحول)

مجمع بسيط

شمع الدهون الثلاثية فوسفوليبيدات

جليكوليبيدات

الدهون الثلاثيةهي أكثر الدهون الموجودة في الطبيعة شيوعًا. تنقسم عادة إلى دهون وزيوت ، اعتمادًا على ما إذا كانت صلبة في درجة حرارة الغرفة (دهون) أو في حالة سائلة (زيوت). تكون نقطة انصهار الدهن أقل ، وكلما ارتفعت نسبة الأحماض الدهنية غير المشبعة فيه.

عادة ما تحتوي الحيوانات التي تعيش في المناخات الباردة ، مثل الأسماك من بحار القطب الشمالي ، على كمية من الجلسرين ثلاثي الأسيل غير المشبع أكثر من تلك التي تعيش في خطوط العرض الجنوبية. لذلك ، يظل جسمهم مرنًا حتى عندما تنخفض درجة حرارة البيئة.

الشمع- إسترات الأحماض الدهنية والكحولات متعددة الهيدروكسيل. الغدد الجلدية للحيوانات قادرة على إنتاج الشمع الذي يحمي الصوف والريش من البلل. يبني النحل أقراص العسل من الشمع. في النباتات ، تشكل الشمع طبقة واقية على سطح الثمار والأوراق.

الفوسفوليبيد- مركبات الجلسرين والأحماض الدهنية وبقايا حمض الفوسفوريك.

أرز. هيكل الفوسفوليبيد.

رأس الفوسفات محبة للماء. الذيل غير قابل للذوبان في الماء.

جليكوليبيداتمركبات الدهون والكربوهيدرات. الجليكوليبيدات والفوسفوليبيدات جزء من الأغشية.

منشطاتلا تحتوي على أحماض دهنية ، وتحتوي على كوليسترول كحول.

تشمل هذه المجموعة من الدهون (الستيرولات) الأحماض الصفراوية ، وهرمونات قشرة الغدة الكظرية (هرمونات قشر الكظر) ، والهرمونات الجنسية ، وفيتامين د. كمكون هيكلي ، فهو جزء من جميع الأغشية.

Terpenes قريبة من الستيرولات ، وممثليها هم gibberellins (مواد نمو النبات) ، الكاروتينات (أصباغ *) ، المنثول والكافور (الزيوت العطرية النباتية).

* أصباغ- مواد عضوية ذات تراكيب كيميائية مختلفة يمكنها أن تمتص بشكل انتقائي ضوء بطول موجي معين.

ü التلوين: يعطي اللون لخلايا الأنسجة والأعضاء (الأنثوسيانين في النباتات ، الميلانين في الحيوانات).

ü الحماية من الأشعة فوق البنفسجية (الكاروتينات في النباتات ، الميلانين في الحيوانات).

ü المشاركة في التمثيل الضوئي (الكلوروفيل والفيكوبيلينات).

ü نقل وترسيب الأكسجين (الهيموجلوبين في الدم والميوجلوبين العضلي).

ü المشاركة في العملية البصرية (رودوبسين و يودوبسين).

خصائص ووظائف الدهون:

1. وظيفة الطاقة. توفر الدهون 25-30٪ من كل الطاقة التي يحتاجها الجسم. عند تقسيم 1 جرام. يصل الدهون ويطلق سراحه 38.9 كيلو جولطاقة.

2. وظيفة الاحتياطي. يمكن أن تكون العناصر الغذائية الاحتياطية عبارة عن قطرات من الدهون خارج الخلية. تتراكم الدهون في خلايا الأنسجة الدهنية للحيوانات ، في بذور وثمار النباتات ، كمصدر احتياطي للطاقة.

مثال: تتراكم الحيوانات والنباتات السباتية الدهون والزيوت وتستهلكها في عملية الحياة.

3. وظيفة البناء (الهيكلية) - تشكل الدهون طبقة ثنائية الجزيئية تعمل كأساس لغشاء الخلية الخارجية ، منها 75-95٪ عبارة عن شحميات فوسفورية ؛ الجليكوليبيدات هي جزء من خلايا المخ والخلايا العصبية.

4. وظيفة العزل الحراري. لا تنقل الدهون الحرارة بشكل جيد. في بعض الحيوانات (الفقمة ، الحيتان) ، تترسب في الأنسجة الدهنية تحت الجلد ، والتي تشكل في الحيتان طبقة يصل سمكها إلى متر واحد.

5. وظيفة الحماية: الحرارية والعزل المائي ، وتأثير الحماية. مثال: الشمع يحافظ على الريش وفراء الحيوانات من التبلل.

6. الوظيفة التنظيمية (الهرمونية)

ü نظرًا لأن العديد من الدهون هي مكونات فيتامينات (أ ، د ، هـ ، ك) ، لذلك فإن جزءًا من الدهون يدخل في عملية التمثيل الغذائي.

ü تنظم هرمونات الستيرويد عددًا من عمليات التمثيل الغذائي والتكاثر.

7. وظيفة مصدر المياه.

ü عندما يتأكسد 100 غرام من الدهون ، يتكون 105 غرام من الماء. هذه المياه الأيضية مهمة جدًا لسكان الصحراء ، ولا سيما الجمل ، التي يمكن أن تبقى بدون ماء لمدة 10-12 يومًا ؛ يتم استخدام الدهون المخزنة في سنامه لهذا الغرض.

ü تتلقى الدببة والغرير والحيوانات الأخرى في السبات أيضًا الماء الضروري للحياة نتيجة أكسدة الدهون.

السناجب.

البروتينات عبارة عن مركبات عضوية معقدة (بوليمرات حيوية) تتكون من C و H و O و N (أحيانًا S) ، ومونومراتها عبارة عن أحماض أمينية.

البروتينات ذات وزن جزيئي مرتفع.

الوزن الجزيئي (مم) = من 5 آلاف إلى 1 مليون دالتون وأكثر. على سبيل المثال: مم من الكحول الإيثيلي = 46 د ؛ مم لواحد من بروتينات البيض = 36000 د ؛ مم من أحد بروتينات العضلات \ u003d 1500000 د. يحتوي غلوبولين الحليب على مم 42000 د. تركيبته هي

دخول البروتينات إلى الخلية:

ü في النباتات يتم تصنيعه على الريبوسومات من الأحماض الأمينية التي تتشكل في الخلايا ، ومن مجموعات الكربوكسيل المتصلة بجذور مختلفة.

ü في الحيوانات تأتي مع الطعام ، يتم تقسيمها إلى أحماض أمينية ، والتي تستخدم في تصنيع البروتينات الخاصة بها.

20 من الأحماض الأمينية المختلفة تشارك في تكوين البروتينات.

أحماض أمينية- المركبات العضوية منخفضة الوزن الجزيئي ، والتي تشمل مجموعة واحدة أو مجموعتين أمينيتين (-) ومجموعة واحدة أو مجموعتين من الكربوكسيل (-COOH) ، والتي لها خصائص قلوية (قاعدية) وحمضية ، على التوالي. هذا يفسر الخصائص المذبذبة للأحماض الأمينية ، والتي بسببها تلعب دور المركبات العازلة في الخلايا.

تصنيف الأحماض الأمينية:

1) أحادي أمينومونوكربوكسيليك: جليكاين (غلي) ، ألانين (ألا) ، فالين(الفتحة)، يسين(لي) إيسولوسين(إيل).

2) أحادي الكربوكسيل أحادي: حمض الجلوتاميك (جلو) ، حمض الأسبارتيك (آسب)

3) ديامينومونوكربون : أرجينين(أرج) ، ليسين(ليز) ، أوكسيليسين (أولي).

4) تحتوي على الهيدروكسيل: ثريونين(تري) ، سيرين (سر).

6) عطرية: فينيل ألانين(فين) ، بيروزين (بير).

7) حلقية غير متجانسة: التربتوفان(ثلاثة) ، Proline (Pro) ، Oxyproline (Opr) ، الهيستيدين(له).

دخول الأحماض الأمينية إلى الخلية:

ü في النباتات ، يتم تصنيع جميع الأحماض الأمينية الضرورية من الماء والأمونيا.

ü لقد فقد الإنسان والحيوان القدرة على تخليق عدد من الأحماض الأمينية البروتينية ، والتي أصبحت لا غنى عنها بالنسبة لهم - يجب تزويدهم بالطعام والأعلاف. [مميزة بخط مائل في التصنيف]. يتم تصنيع الأحماض الأمينية غير الأساسية في جسم الإنسان والحيوان في عملية التخليق الحيوي.

عام صيغة الأحماض الأمينية:

-CH-COOH

جميع الأحماض الأمينية تختلف فقط في الجذور.

حاليًا ، يُعرف أكثر من 150 من الأحماض الأمينية التي تحدث بشكل طبيعي مع الهياكل والوظائف المعروفة. مثال: يوفر حمض بيتا-أمينوبوتيريك عمليات تثبيط في الجهاز العصبي. العديد من الأحماض الأمينية هي سلائف للفيتامينات ، أ / ب ، والهرمونات ، وغيرها من المركبات النشطة بيولوجيا.

توجد معظم الأحماض الأمينية في الجسم بشكل حر ، و 20 منها فقط جزء من البروتينات. تسمى هذه الأحماض الأمينية بروتينأو بروتينية(تكوين البروتينات). لديهم خاصية متأصلة - القدرة ، بمشاركة الإنزيمات ، على الجمع في مجموعات الأمين والكربوكسيل وتشكيل سلاسل متعددة الببتيد.

الكربوهيدرات (السكريات ، السكريات) هي مواد عضوية تحتوي على مجموعة كاربونيل وعدة مجموعات هيدروكسيل. يأتي اسم فئة المركبات من الكلمات "هيدرات الكربون" ، وقد اقترحها ك.شميدت لأول مرة في عام 1844. تعتبر الكربوهيدرات جزءًا لا يتجزأ من خلايا وأنسجة جميع الكائنات الحية للنباتات والحيوانات ، وتشكل (بالكتلة) الجزء الرئيسي من المادة العضوية على الأرض. مصدر الكربوهيدرات لجميع الكائنات الحية هو عملية التمثيل الضوئي التي تقوم بها النباتات.

بنية

تتكون جميع الكربوهيدرات من "وحدات" فردية ، وهي السكريات. وفقًا للقدرة على التحلل المائي إلى مونومرات ، يتم تقسيم الكربوهيدرات إلى مجموعتين: بسيطة ومعقدة. تسمى الكربوهيدرات التي تحتوي على وحدة واحدة السكريات الأحادية ، وتسمى وحدتان ثنائيات السكاريد ، وتسمى من وحدتين إلى عشر وحدات السكريات القليلة ، وتسمى أكثر من عشر وحدات السكريات. تعمل السكريات الأحادية على رفع مستويات السكر في الدم بسرعة ولها مؤشر نسبة السكر في الدم مرتفع ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالكربوهيدرات السريعة. تذوب بسهولة في الماء ويتم تصنيعها في النباتات الخضراء. تسمى الكربوهيدرات التي تتكون من 3 وحدات أو أكثر بأنها معقدة. تزيد الأطعمة الغنية بالكربوهيدرات المعقدة تدريجياً من محتواها من الجلوكوز ولها مؤشر منخفض لنسبة السكر في الدم ، وهذا هو سبب تسميتها أيضًا بالكربوهيدرات البطيئة. الكربوهيدرات المعقدة هي نتاج التكثيف المتعدد للسكريات البسيطة (السكريات الأحادية) ، وبخلاف السكريات البسيطة ، فهي قادرة على التحلل في عملية الانقسام المائي إلى مونومرات ، مع تكوين مئات وآلاف من جزيئات السكاريد الأحادي.

تصنيف

السكريات الأحادية - أبسط الكربوهيدرات التي لا تتحلل لتكوين كربوهيدرات أبسط - عادة ما تكون عديمة اللون ، سهلة الذوبان في الماء ، ضعيفة في الكحول وغير قابلة للذوبان تمامًا في الأثير ، المركبات العضوية الشفافة الصلبة ، واحدة من المجموعات الرئيسية للكربوهيدرات ، أبسط أشكال السكر .

السكريات - المركبات العضوية المعقدة ، وهي واحدة من المجموعات الرئيسية للكربوهيدرات ، أثناء التحلل المائي ، ينقسم كل جزيء إلى جزيئين من السكريات الأحادية ، وهي حالة خاصة من السكريات قليلة السكاريد.

قلة السكريات - الكربوهيدرات ، التي يتم تصنيع جزيئاتها من 2-10 بقايا أحادية السكاريد متصلة بواسطة روابط جليكوسيدية. وفقًا لذلك ، فإنهم يميزون: السكريات ، السكريات الثلاثية وما إلى ذلك. تسمى السكريات القليلة التي تتكون من بقايا أحادية السكاريد متماثلة عديدات السكاريد المتجانسة ، وتسمى تلك التي تتكون من السكريات الأحادية المختلفة عديدات السكاريد غير المتجانسة. السكاريد هو الأكثر شيوعًا بين السكريات القليلة العدد.

السكريات - الاسم العام لفئة الجزيئات المعقدة الكربوهيدرات، التي تتكون جزيئاتها من عشرات أو مئات أو آلاف المونومرات - السكريات الأحادية. من وجهة نظر المبادئ العامة للهيكل في مجموعة السكريات ، من الممكن التمييز بين عديدات السكاريد المتجانسة المركبة من نفس النوع من وحدات السكريات الأحادية وعديدات السكاريد غير المتجانسة ، والتي تتميز بوجود نوعين أو أكثر من المخلفات الأحادية.

المهام

1. الوظائف الهيكلية والداعمة. تشارك الكربوهيدرات في بناء الهياكل الداعمة المختلفة. نظرًا لأن السليلوز هو المكون الهيكلي الرئيسي لجدران الخلايا النباتية ، يؤدي الكيتين وظيفة مماثلة في الفطريات ، كما يوفر صلابة للهيكل الخارجي للمفصليات.

2. دور وقائي في النباتات. تحتوي بعض النباتات على تكوينات واقية (أشواك ، وخز ، إلخ) تتكون من جدران خلوية من الخلايا الميتة.

3. وظيفة بلاستيكية. الكربوهيدرات هي جزء من جزيئات معقدة (على سبيل المثال ، البنتوز (ريبوز و ديوكسيريبوز) تشارك في بناء ATP ، DNA و RNA).

4. وظيفة الطاقة. تعمل الكربوهيدرات كمصدر للطاقة: عندما يتأكسد 1 جرام من الكربوهيدرات ، يتم إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة و 0.4 جرام من الماء.

5. وظيفة الاحتياطي. تعمل الكربوهيدرات كمغذيات احتياطية: الجليكوجين في الحيوانات والنشا والأنولين في النباتات.

6. وظيفة التناضحي. تشارك الكربوهيدرات في تنظيم الضغط الاسموزي في الجسم. وهكذا ، يحتوي الدم على 100-110 مجم /٪ جلوكوز ، ويعتمد الضغط الأسموزي للدم على تركيز الجلوكوز.

7. وظيفة المستقبل. تعد السكريات القليلة القلة جزءًا من الجزء المستقبِل للعديد من المستقبلات الخلوية أو جزيئات الترابط.

8. هيكل ووظائف النيوكليوتيدات.

النيوكليوتيدات - استرات فوسفات النيوكليوسيدات ، فوسفات النيوكليوزيد. تلعب النوكليوتيدات الحرة ، على وجه الخصوص ، الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، والأدينوزين أحادي الفوسفات الحلقي (cATP) ، وثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP) ، دورًا مهمًا في الطاقة والعمليات المعلوماتية داخل الخلايا ، وهي أيضًا مكونات للأحماض النووية والعديد من الإنزيمات المساعدة.

بنية

النيوكليوتيدات هي استرات النيوكليوسيدات وأحماض الفوسفوريك. النيوكليوسيدات ، بدورها ، عبارة عن N- جليكوسيدات تحتوي على جزء حلقية غير متجانسة مرتبط من خلال ذرة نيتروجين إلى ذرة C-1 لبقايا السكر.

في الطبيعة ، النوكليوتيدات الأكثر شيوعًا هي β-N-glycosides من البيورينات أو البيريميدين والبنتوز - D-ribose أو D-2-deoxyribose. اعتمادًا على بنية البنتوز ، يتم تمييز الريبونوكليوتيدات و deoxyribonucleotides ، وهي مونومرات جزيئات البوليمرات البيولوجية المعقدة (polynucleotides) - RNA أو DNA ، على التوالي.

عادة ما تشكل بقايا الفوسفات في النيوكليوتيدات رابطة استر مع مجموعات 2'- أو 3'- أو 5'- هيدروكسيل من الريبونوكليوزيدات ؛ في حالة 2'- ديوكسينوكليوسيدات ، يتم إسترة 3'- أو 5'- مجموعات هيدروكسيل.

معظم النيوكليوتيدات عبارة عن أحادي الاسترات لحمض الفوسفوريك ، ولكن تُعرف أيضًا ديستر النيوكليوتيدات حيث يتم أسترة اثنين من بقايا الهيدروكسيل - على سبيل المثال ، النوكليوتيدات الحلقية cycloadenine و cycloguanine monophosphates (cAMP و cGMP). جنبا إلى جنب مع النيوكليوتيدات - استرات حمض الفوسفوريك (أحادي الفوسفات) ، أحادي - وثلاثي حمض البيروفوسفوريك (ثنائي الفوسفات ، على سبيل المثال ، ثنائي فوسفات الأدينوزين) وأحادي الاسترات من حامض الفوسفوريك (ثلاثي الفوسفات ، على سبيل المثال ، الأدينوزين الشائع أيضًا في ثلاثي الفوسفات).

المهام

1. مصدر عالمي للطاقة (ATP ونظائرها).

2. هم منشطون وناقلون للمونومرات في الخلية (UDP-glucose)

3. تعمل كأنزيمات مساعدة (FAD ، FMN ، NAD + ، NADP +)

4. أحادي النوكليوتيدات الحلقية عبارة عن رسل ثانوي في عمل الهرمونات والإشارات الأخرى (cAMP ، cGMP).

5. المنظمين الخيفي لنشاط الإنزيم.

6. وهي مونومرات في تكوين الأحماض النووية مرتبطة ب 3 "-5" - روابط فوسفوديستر.

9. هيكل وتصنيف ووظائف الأحماض النووية.
الحمض النووي هو مركب عضوي عالي الوزن الجزيئي ، بوليمر حيوي (بولي نيوكليوتيد) يتكون من بقايا النيوكليوتيدات. تتواجد الأحماض النووية (DNA) وحمض الريبونوكليك (RNA) في خلايا جميع الكائنات الحية وتقوم بأهم وظائف تخزين ونقل وتنفيذ المعلومات الوراثية.

تصنيف

هناك نوعان من الأحماض النووية - الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والنووي الريبي (RNA). المونومرات في الأحماض النووية هي نيوكليوتيدات. يحتوي كل منها على قاعدة نيتروجينية ، وخمسة سكر كربوني (deoxyribose في DNA ، و ribose في RNA) وبقايا حمض الفوسفوريك.

الهيكل والوظائف

تختلف جزيئات DNA و RNA اختلافًا كبيرًا في هيكلها ووظائفها.

يمكن أن يشتمل جزيء الحمض النووي على عدد كبير من النيوكليوتيدات - من عدة آلاف إلى مئات الملايين (يمكن "رؤية" جزيئات الحمض النووي العملاقة حقًا باستخدام المجهر الإلكتروني). من الناحية الهيكلية ، هو عبارة عن حلزون مزدوج من سلاسل متعددة النوكليوتيد متصلة بواسطة روابط هيدروجينية بين القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات. نتيجة لهذا ، يتم تثبيت سلاسل البولينيوكليوتيد بقوة واحدة بجانب الأخرى.

في دراسة العديد من الحمض النووي (في أنواع مختلفة من الكائنات الحية) ، وجد أن الأدينين في سلسلة واحدة يمكن أن يرتبط فقط بالثيمين ، والجوانين يمكن أن يرتبط فقط بالسيتوزين لسلسلة أخرى. لذلك ، فإن ترتيب النيوكليوتيدات في أحد الخيطين يتوافق تمامًا مع ترتيب ترتيبها في الآخر. تسمى هذه الظاهرة التكاملية (أي الإضافات) ، وتسمى سلاسل البولي نيوكليوتيد المعاكسة تكميلية. هذا هو سبب الخاصية الفريدة للحمض النووي بين جميع المواد العضوية وغير العضوية - القدرة على التكاثر الذاتي أو المضاعفة. في هذه الحالة ، في البداية ، تتباعد السلاسل التكميلية لجزيئات الحمض النووي (تحت تأثير إنزيم خاص ، يتم تدمير الروابط بين النيوكليوتيدات التكميلية للسلسلتين). ثم ، في كل سلسلة ، يبدأ تركيب سلسلة تكميلية جديدة ("مفقودة") بسبب النيوكليوتيدات الحرة ، والتي توجد دائمًا بكميات كبيرة في الخلية. نتيجة لذلك ، بدلاً من جزيء DNA واحد ("الأصل") ، يتم تكوين جزئين جديدين ("الابنة") ، متطابقين في التركيب والتركيب مع بعضهما البعض ، بالإضافة إلى جزيء DNA الأصلي. تسبق هذه العملية دائمًا انقسام الخلية وتضمن نقل المعلومات الوراثية من الخلية الأم إلى الابنة وجميع الأجيال اللاحقة.

عادة ما تكون جزيئات الحمض النووي الريبي أحادية الجديلة (على عكس الحمض النووي) وتحتوي على عدد أقل بكثير من النيوكليوتيدات. هناك ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي (RNA) ، والتي تختلف في حجم الجزيئات والوظائف التي يتم إجراؤها - المعلوماتية (mRNA) والريبوزوم (rRNA) والنقل (tRNA).

10. ملامح التركيب والنشاط الحيوي للفيروسات.
الفيروس هو عامل معدي غير خلوي لا يمكنه التكاثر إلا داخل الخلايا الحية. تصيب الفيروسات جميع أنواع الكائنات الحية ، من النباتات والحيوانات إلى البكتيريا والعتائق (يشار إلى الفيروسات البكتيرية عادة باسم العاثيات). كما تم العثور على فيروسات تصيب فيروسات أخرى (فيروسات ساتلية).

بنية

تتكون جسيمات الفيروس (virions) من مكونين أو ثلاثة مكونات: مادة وراثية على شكل DNA أو RNA (بعضها ، مثل فيروسات mimivirus ، لها كلا النوعين من الجزيئات) ؛ غلاف بروتيني (قفيصة) يحمي هذه الجزيئات ، وفي بعض الحالات ، قشور دهنية إضافية. يميز وجود القفيصة الفيروسات عن الأحماض النووية المعدية الشبيهة بالفيروسات - أشباه الفيروسات. اعتمادًا على نوع الحمض النووي الذي تمثله المادة الوراثية ، يتم عزل الفيروسات المحتوية على الحمض النووي والفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي ؛ يعتمد تصنيف بالتيمور للفيروسات على هذا المبدأ. في السابق ، كانت البريونات تُنسب أيضًا عن طريق الخطأ إلى الفيروسات ، ولكن تبين لاحقًا أن هذه العوامل الممرضة عبارة عن بروتينات معدية خاصة ولا تحتوي على أحماض نووية. يختلف شكل الفيروسات من شكل حلزوني بسيط وعشريني الوجوه إلى بنى أكثر تعقيدًا. يبلغ متوسط ​​حجم الفيروس حوالي مائة من حجم البكتيريا المتوسطة. معظم الفيروسات صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بوضوح تحت المجهر الضوئي.

يتكون الجسيم الفيروسي الناضج ، المعروف باسم virion ، من حمض نووي محاط بغلاف بروتيني واقي يسمى القفيصة. يتكون الكابسيد من وحدات بروتينية متطابقة تسمى القفيصات. قد تحتوي الفيروسات أيضًا على غلاف دهني فوق الكابسيد (supercapsid) يتكون من غشاء الخلية المضيفة. تتكون القفيصة من بروتينات مشفرة بواسطة الجينوم الفيروسي ، ويشكل شكلها الأساس لتصنيف الفيروسات وفقًا للخصائص المورفولوجية. بالإضافة إلى ذلك ، تقوم الفيروسات المنظمة بشكل معقد بتشفير بروتينات خاصة تساعد في تجميع القفيصة. تُعرف مجمعات البروتينات والأحماض النووية بالبروتينات النووية ، ويطلق على مجمع بروتينات القفيصة الفيروسية مع الحمض النووي الفيروسي القابس النوكليوكابسيد.

بالنسبة لجسم الإنسان ، وكذلك الكائنات الحية الأخرى ، هناك حاجة إلى الطاقة. بدونها ، لا يمكن أن تحدث أي عمليات. بعد كل شيء ، كل تفاعل كيميائي حيوي ، أي عملية إنزيمية أو مرحلة من التمثيل الغذائي تحتاج إلى مصدر للطاقة.

لذلك ، فإن أهمية المواد التي تمد الجسم بالقوة للحياة كبيرة ومهمة للغاية. ما هي هذه المواد؟ الكربوهيدرات والبروتينات ، كل منها مختلف ، تنتمي إلى فئات مختلفة تمامًا من المركبات الكيميائية ، لكن إحدى وظائفها متشابهة - تزويد الجسم بالطاقة اللازمة للحياة. ضع في اعتبارك مجموعة واحدة من هذه المواد - الكربوهيدرات.

تصنيف الكربوهيدرات

تم تحديد تكوين وهيكل الكربوهيدرات منذ اكتشافها من خلال اسمها. في الواقع ، وفقًا لمصادر مبكرة ، كان يُعتقد أن هذه مجموعة من المركبات في بنيتها توجد ذرات كربون مرتبطة بجزيئات الماء.

أتاح التحليل الأكثر شمولاً ، فضلاً عن المعلومات المتراكمة حول تنوع هذه المواد ، إثبات أنه ليس كل الممثلين لديهم مثل هذا التكوين فقط. ومع ذلك ، لا تزال هذه الميزة واحدة من تلك التي تحدد بنية الكربوهيدرات.

التصنيف الحديث لهذه المجموعة من المركبات هو كما يلي:

1. السكريات الأحادية (الريبوز ، الفركتوز ، الجلوكوز ، إلخ).
2. قلة السكريات (السير ، الثلاثيات).
3. السكريات (النشا ، السليلوز).

أيضًا ، يمكن تقسيم جميع الكربوهيدرات إلى المجموعتين الكبيرتين التاليتين:

• استعادة.
• غير استعادة.

دعونا نفكر في بنية جزيئات الكربوهيدرات لكل مجموعة بمزيد من التفصيل.

السكريات الأحادية: مميزة

تشمل هذه الفئة جميع الكربوهيدرات البسيطة التي تحتوي على مجموعة ألدهيد (ألدوز) أو كيتون (كيتوز) ولا تزيد عن 10 ذرات كربون في بنية السلسلة. إذا نظرت إلى عدد الذرات في السلسلة الرئيسية ، فيمكن تقسيم السكريات الأحادية إلى:

• ثلاثيات (غليسرالدهيد) ؛
• تتروس (إريثرولوز ، حمامي) ؛
• البنتوز (ريبوز و ديوكسيريبوز) ؛
• الهكسوز (الجلوكوز والفركتوز).

جميع الممثلين الآخرين ليسوا بنفس أهمية الممثلين المذكورين.

ملامح هيكل الجزيئات

وفقًا لهيكلها ، يمكن تقديم الأحاديات في شكل سلسلة وفي شكل كربوهيدرات دوري. كيف يحدث هذا؟ الشيء هو أن ذرة الكربون المركزية في المركب هي مركز غير متماثل يمكن للجزيء الموجود في المحلول أن يدور حوله. هذه هي الطريقة التي تتشكل بها الأيزومرات الضوئية للسكريات الأحادية الشكل L و D. في هذه الحالة ، صيغة الجلوكوز ، المكتوبة على شكل سلسلة مستقيمة ، يمكن استيعابها ذهنيًا من قبل مجموعة الألدهيد (أو الكيتون) وتدحرجها في شكل كرة. سيتم الحصول على الصيغة الدورية المقابلة.

الكربوهيدرات في سلسلة monoz بسيطة للغاية: سلسلة من ذرات الكربون تشكل سلسلة أو دورة ، من كل منها توجد مجموعات الهيدروكسيل وذرات الهيدروجين في نفس الجانب أو على نفس الجانب. إذا كانت جميع الهياكل التي تحمل الاسم نفسه موجودة على جانب واحد ، فسيتم تشكيل D-isomer ، وإذا كانت مختلفة بالتناوب مع بعضها البعض ، فسيتم تكوين L-isomer. إذا قمنا بتدوين الصيغة العامة للممثل الأكثر شيوعًا للسكريات الأحادية للجلوكوز في شكل جزيئي ، فستبدو كما يلي: C 6 H 12 O 6. علاوة على ذلك ، يعكس هذا السجل بنية الفركتوز أيضًا. بعد كل شيء ، من الناحية الكيميائية ، فإن هذين المونين هما أيزومرات هيكلية. الجلوكوز هو كحول ألدهيد ، والفركتوز هو كحول كيتو.

ترتبط بنية وخصائص الكربوهيدرات في عدد من السكريات الأحادية ارتباطًا وثيقًا. في الواقع ، نظرًا لوجود مجموعات الألدهيد والكيتون في تكوين الهيكل ، فإنهم ينتمون إلى كحول الألدهيد والكيتو ، مما يحدد طبيعتهم الكيميائية والتفاعلات التي يمكنهم الدخول فيها.

وهكذا ، يُظهر الجلوكوز الخصائص الكيميائية التالية:

1 - التفاعلات الناتجة عن وجود مجموعة الكربونيل:

• الأكسدة - تفاعل "المرآة الفضية" ؛
• مع ترسيب حديثًا (II) - حمض الألدونيك ؛
• العوامل المؤكسدة القوية قادرة على تكوين أحماض ثنائية القاعدة (aldaric) ، وتحويل ليس فقط الألدهيد ، ولكن أيضًا مجموعة هيدروكسيل واحدة ؛
• اختزال - تم تحويله إلى كحول متعدد الهيدروكسيل.

2. توجد أيضًا مجموعات هيدروكسيل في الجزيء تعكس التركيب. خصائص الكربوهيدرات التي تتأثر بهذه التجمعات:

• القدرة على alkylate - تشكيل الاثيرات.
• أسيلة - تشكيل؛
• التفاعل النوعي لهيدروكسيد النحاس الثنائي.

3. خصائص محددة للغاية للجلوكوز:

• زبدي؛
• كحول؛
• التخمير اللبني.

الوظائف التي يؤدى في الجسم

ترتبط بنية ووظائف الكربوهيدرات في الأحادي ارتباطًا وثيقًا. يتكون الأخير ، أولاً وقبل كل شيء ، في المشاركة في التفاعلات الكيميائية الحيوية للكائنات الحية. ما هو الدور الذي تلعبه السكريات الأحادية في هذا؟

1. أساس إنتاج القلة والسكريات.
2. تعتبر البنتوز (الريبوز و الديوكسيريبوز) من أهم الجزيئات المشاركة في تكوين ATP و RNA و DNA. وهم بدورهم الموردين الرئيسيين للمواد الوراثية والطاقة والبروتين.
3. تركيز الجلوكوز في دم الإنسان هو مؤشر حقيقي للضغط الاسموزي وتغيراته.

قلة السكريات: هيكل

يتم تقليل بنية الكربوهيدرات في هذه المجموعة إلى وجود جزئين أو ثلاثة (ثلاثيات) من السكريات الأحادية في التركيبة. هناك أيضًا تلك التي تشتمل على 4 أو 5 أو أكثر من الهياكل (حتى 10) ، ولكن الأكثر شيوعًا هي السكاريد. أي أثناء التحلل المائي ، تتحلل هذه المركبات لتكوين الجلوكوز والفركتوز والبنتوز وما إلى ذلك. ما هي المركبات التي تندرج في هذه الفئة؟ مثال نموذجي هو (قصب شائع (المكون الرئيسي للحليب) ، مالتوز ، لاكتولوز ، إيزومالتوز.

يحتوي التركيب الكيميائي للكربوهيدرات في هذه السلسلة على الميزات التالية:

1. الصيغة العامة للأنواع الجزيئية: C 12 H 22 O 11.
2. يتم ربط اثنين من بقايا مونوز متطابقة أو مختلفة في بنية السكاريد باستخدام جسر جليكوسيد. تعتمد قدرة تقليل السكر على طبيعة هذا المركب.
3. تقليل السكريات. يتكون هيكل الكربوهيدرات من هذا النوع من تكوين جسر جليكوسيدى بين هيدروكسيل الألدهيد ومجموعات الهيدروكسيل من جزيئات أحادية مختلفة. وتشمل هذه: المالتوز واللاكتوز وما إلى ذلك.
4. عدم الاختزال - مثال نموذجي للسكروز - عندما يتم تشكيل جسر بين الهيدروكسيل للمجموعات المقابلة فقط ، دون مشاركة هيكل الألدهيد.

وبالتالي ، يمكن تمثيل بنية الكربوهيدرات لفترة وجيزة كصيغة جزيئية. إذا كانت هناك حاجة إلى بنية مفصلة مفصلة ، فيمكن تصويرها باستخدام إسقاطات فيشر الرسومية أو صيغ هاوورث. على وجه التحديد ، اثنان من المونومرات الحلقية (مونوز) إما مختلفة أو متطابقة (اعتمادًا على السكريات قليلة السكاريد) ، مترابطة بواسطة جسر جليكوسيد. عند الإنشاء ، يجب أن تؤخذ سعة الاستعادة في الاعتبار من أجل العرض الصحيح للاتصال.

أمثلة على جزيئات السكاريد

إذا كانت المهمة في الشكل: "ضع علامة على السمات الهيكلية للكربوهيدرات" ، فمن الأفضل بالنسبة للسكريات الثنائية الإشارة أولاً إلى البقايا الأحادية التي تتكون منها. الأنواع الأكثر شيوعًا هي:

• السكروز - مبني من الجلوكوز ألفا وبيتا الفركتوز ؛
• المالتوز - من مخلفات الجلوكوز.
• السيلوبيوز - يتكون من بقايا بيتا جلوكوز على شكل D ؛
• اللاكتوز - الجالاكتوز + الجلوكوز.
• اللاكتولوز - الجالاكتوز + الفركتوز وما إلى ذلك.

بعد ذلك ، وفقًا للمخلفات المتاحة ، يجب وضع صيغة هيكلية مع إشارة واضحة إلى نوع جسر الجليكوسيد.

أهمية للكائنات الحية

دور السكاريد كبير جدًا أيضًا ، وليس الهيكل مهمًا فقط. تتشابه وظائف الكربوهيدرات والدهون بشكل عام. الأساس هو عنصر الطاقة. ومع ذلك ، بالنسبة لبعض السكريات الفردية ، ينبغي الإشارة إلى أهميتها الخاصة.

1. السكروز هو المصدر الرئيسي للجلوكوز في جسم الإنسان.
2. يوجد اللاكتوز في حليب الثدي لدى الثدييات ، بما في ذلك ما يصل إلى 8٪ في حليب النساء.
3. يتم إنتاج اللاكتولوز في المختبر للاستخدام الطبي ويضاف أيضًا إلى منتجات الألبان.

يخضع أي ديساكهاريد وثلاثي السكاريد وما إلى ذلك في جسم الإنسان والمخلوقات الأخرى للتحلل المائي الفوري مع تكوين أحاديات. هذه هي الميزة التي تكمن وراء استخدام هذه الفئة من الكربوهيدرات من قبل البشر في شكلها الخام غير المتغير (البنجر أو قصب السكر).

السكريات: خصائص الجزيئات

تعتبر وظائف وتكوين وهيكل الكربوهيدرات لهذه السلسلة ذات أهمية كبيرة للكائنات الحية للكائنات الحية ، وكذلك للنشاط الاقتصادي البشري. أولاً ، يجب عليك معرفة الكربوهيدرات التي تعتبر عديد السكاريد.

هناك عدد غير قليل منهم:

• نشاء؛
• الجليكوجين.
• مورين.
• جلوكومانان.
• السليلوز.
• الدكسترين مادة صمغية؛
• غالاكتومانان.
• مورومين.
• أميلوز.
• الكيتين.

هذه ليست قائمة كاملة ، لكنها فقط الأكثر أهمية بالنسبة للحيوانات والنباتات. إذا قمت بتنفيذ المهمة "ضع علامة على السمات الهيكلية للكربوهيدرات لعدد من السكريات" ، فعليك أولاً الانتباه إلى هيكلها المكاني. هذه جزيئات ضخمة للغاية ، تتكون من مئات الوحدات المونومر المتشابكة بواسطة روابط كيميائية جليكوسيدية. غالبًا ما يكون هيكل جزيئات الكربوهيدرات عديد السكاريد عبارة عن تركيبة ذات طبقات.

هناك تصنيف معين لهذه الجزيئات.

1. عديدات السكاريد المتجانسة - تتكون من نفس وحدات السكريات الأحادية المتكررة بشكل متكرر. اعتمادًا على الأحاديات ، يمكن أن تكون سداسية وخماسية وما إلى ذلك (جلوكان ، مانان ، جالاكتان).
2. عديدات السكاريد المتجانسة - تتكون من وحدات مونومر مختلفة.

يجب أن تتضمن المركبات ذات الهيكل المكاني الخطي ، على سبيل المثال ، السليلوز. معظم السكريات لها بنية متفرعة - نشا ، جليكوجين ، كيتين ، وما إلى ذلك.

دور في جسم الكائنات الحية

ترتبط بنية ووظائف هذه المجموعة من الكربوهيدرات ارتباطًا وثيقًا بالنشاط الحيوي لجميع الكائنات. لذلك ، على سبيل المثال ، النباتات التي في شكل مغذٍ احتياطي تتراكم النشا في أجزاء مختلفة من الجذع أو الجذر. المصدر الرئيسي للطاقة للحيوانات مرة أخرى هو عديد السكاريد ، الذي ينتج عن تفككه الكثير من الطاقة.

تلعب الكربوهيدرات دورًا مهمًا جدًا. غطاء العديد من الحشرات والقشريات يتكون من الكيتين ، مورين هو أحد مكونات جدار الخلية البكتيرية ، والسليلوز هو أساس النباتات.

المغذيات الاحتياطية من أصل حيواني هي جزيئات الجليكوجين ، أو كما يطلق عليها أكثر شيوعًا ، الدهون الحيوانية. يتم تخزينه في أجزاء منفصلة من الجسم ولا يؤدي فقط طاقة ، ولكن أيضًا وظيفة وقائية ضد التأثيرات الميكانيكية.

بالنسبة لمعظم الكائنات الحية ، فإن بنية الكربوهيدرات لها أهمية كبيرة. إن بيولوجيا كل حيوان ونبات تتطلب مصدرًا ثابتًا للطاقة ، لا ينضب. وفقط هم من يمكنهم إعطاء هذا ، والأهم من ذلك كله في شكل عديد السكاريد. لذلك ، فإن الانهيار الكامل لـ 1 جرام من الكربوهيدرات نتيجة لعمليات التمثيل الغذائي يؤدي إلى إطلاق 4.1 كيلو كالوري من الطاقة! هذا هو الحد الأقصى ، لا مزيد من الاتصالات. هذا هو السبب في أن الكربوهيدرات يجب أن تكون موجودة في النظام الغذائي لأي شخص وحيوان. من ناحية أخرى ، فإن النباتات تعتني بنفسها: في عملية التمثيل الضوئي ، فإنها تشكل النشا داخل نفسها وتخزنه.

الخصائص العامة للكربوهيدرات

تتشابه بنية الدهون والبروتينات والكربوهيدرات بشكل عام. بعد كل شيء ، كلهم ​​جزيئات ضخمة. حتى بعض وظائفهم ذات طبيعة مشتركة. يجب تلخيص دور وأهمية جميع الكربوهيدرات في حياة الكتلة الحيوية للكوكب.

1. يشير تكوين وهيكل الكربوهيدرات إلى استخدامها كمواد بناء لقشرة الخلايا النباتية والأغشية الحيوانية والبكتيرية ، وكذلك تكوين العضيات داخل الخلايا.
2. وظيفة الحماية. إنها مميزة للكائنات النباتية وتتجلى في تكوين الأشواك والأشواك وما إلى ذلك.
3. يتمثل الدور البلاستيكي في تكوين الجزيئات الحيوية (DNA و RNA و ATP وغيرها).
4. وظيفة المستقبل. تعد السكريات المتعددة والسكريات قليلة السكاريد مشاركين نشطين في عمليات النقل عبر غشاء الخلية ، "الحراس" الذين يلتقطون التأثيرات.
5. دور الطاقة هو الأهم. يوفر أقصى قدر من الطاقة لجميع العمليات داخل الخلايا ، وكذلك عمل الكائن الحي ككل.
6. تنظيم الضغط الأسموزي - يوفر الجلوكوز مثل هذا التحكم.
7. تصبح بعض السكريات مادة مغذية احتياطية ، ومصدر للطاقة للمخلوقات الحيوانية.

وبالتالي ، يتضح أن بنية الدهون والبروتينات والكربوهيدرات ووظائفها ودورها في الكائنات الحية للأنظمة الحية لها أهمية حاسمة وحاسمة. هذه الجزيئات هي صانعة الحياة ، كما أنها تحافظ عليها وتدعمها.

الكربوهيدرات مع المركبات الجزيئية الأخرى

ومن المعروف أيضًا أن دور الكربوهيدرات ليس في شكلها النقي ، ولكن في تركيبة مع جزيئات أخرى. وتشمل هذه أكثرها شيوعًا مثل:

• جليكوزامينوجليكان أو عديدات السكاريد المخاطية ؛
• البروتينات السكرية.

تعتبر بنية وخصائص الكربوهيدرات من هذا النوع معقدة للغاية ، لأن مجموعة متنوعة من المجموعات الوظيفية يتم دمجها في مجمع. الدور الرئيسي للجزيئات من هذا النوع هو المشاركة في العديد من عمليات حياة الكائنات الحية. الممثلون هم: حمض الهيالورونيك ، كبريتات شوندروتن ، هيباران ، كبريتات كيراتان وغيرها.

هناك أيضًا مجمعات من السكريات مع جزيئات أخرى نشطة بيولوجيًا. على سبيل المثال ، البروتينات السكرية أو عديدات السكاريد الدهنية. وجودهم مهم في تكوين ردود الفعل المناعية للجسم ، لأنها جزء من خلايا الجهاز اللمفاوي.

تلعب الكربوهيدرات دورًا أساسيًا في توفير الطاقة للجسم كله ، فهي تشارك في عملية التمثيل الغذائي لجميع العناصر الغذائية. وهي مركبات عضوية تتكون من الكربون والهيدروجين والأكسجين. تعتبر الكربوهيدرات ، بسبب سهولة توفرها وسرعة استيعابها ، المصدر الرئيسي للطاقة للجسم.

يمكن أن تدخل الكربوهيدرات إلى جسم الإنسان بالطعام (الحبوب ، الخضروات ، البقوليات ، الفواكه ، إلخ) ، وكذلك يتم إنتاجها من الدهون وبعض الأحماض الأمينية.

تصنيف الكربوهيدرات

من الناحية الهيكلية ، تنقسم الكربوهيدرات إلى المجموعات التالية:

الكربوهيدرات البسيطة. وتشمل هذه الجلوكوز والجالاكتوز والفركتوز (السكريات الأحادية) ، وكذلك السكروز واللاكتوز والمالتوز (السكريات الثنائية).

الجلوكوزهو المصدر الرئيسي لطاقة الدماغ. توجد في الفواكه والتوت وهي ضرورية لتزويد الكبد بالطاقة وتكوين الجليكوجين.

الفركتوزيكاد لا يتطلب هرمون الأنسولين لامتصاصه مما يسمح باستخدامه في مرض السكري ولكن باعتدال.

جالاكتوزلا يحدث في شكل حر في المنتجات. تم الحصول عليها من انهيار اللاكتوز.

السكروزتوجد في السكر والحلويات. عند تناوله ، ينقسم إلى المزيد من المكونات: الجلوكوز والفركتوز.

اللاكتوز- الكربوهيدرات الموجودة في منتجات الألبان. مع النقص الخلقي أو المكتسب في إنزيم اللاكتوز في الأمعاء ، يضعف تفكك اللاكتوز إلى جلوكوز وجلاكتوز ، وهو ما يُعرف باسم عدم تحمل الألبان. يوجد اللاكتوز في منتجات الألبان المخمرة أقل منه في الحليب ، لأنه عندما يتم تخمير الحليب من اللاكتوز ، يتكون حمض اللاكتيك.

مالتوز- منتج وسيط لانهيار النشا بواسطة الانزيمات الهاضمة. بعد ذلك ، يتم تقسيم المالتوز إلى جلوكوز. في شكله الحر ، يوجد في العسل والشعير (ومن هنا الاسم الثاني - سكر الشعير) والبيرة.

الكربوهيدرات المعقدة. وتشمل هذه النشا والجليكوجين (الكربوهيدرات القابلة للهضم) ، وكذلك الألياف والبكتين والهيميسليلوز.

نشاء- في النظام الغذائي ما يصل إلى 80٪ من جميع الكربوهيدرات. مصادره الرئيسية هي الخبز والمخبوزات والحبوب والبقوليات والأرز والبطاطس. يتم هضم النشا ببطء نسبيًا ، ويتحول إلى جلوكوز.

الجليكوجين، المعروف أيضًا باسم "النشا الحيواني" ، هو عديد السكاريد الذي يتكون من سلاسل شديدة التشعب من جزيئات الجلوكوز. توجد بكميات صغيرة في المنتجات الحيوانية (2-10٪ في الكبد و 0.3-1٪ في أنسجة العضلات).

السليلوز- هذه كربوهيدرات معقدة وهي جزء من أغشية الخلايا النباتية. في الجسم ، لا يتم هضم الألياف عمليًا ، فقط جزء صغير يمكن أن يتأثر بالكائنات الحية الدقيقة في الأمعاء.

تسمى الألياف ، جنبًا إلى جنب مع البكتين واللجنين والهيميسليلوز ، أو مواد الصابورة. تعمل على تحسين أداء الجهاز الهضمي ، حيث تعمل على الوقاية من العديد من الأمراض. البكتين والهيميسليلوز لهما خصائص استرطابية ، مما يسمح لهما بامتصاص وحمل الكوليسترول الزائد والأمونيا والأصباغ الصفراوية والمواد الضارة الأخرى. ميزة أخرى مهمة للألياف الغذائية هي مساعدتها في الوقاية من السمنة. عدم احتوائها على قيمة عالية للطاقة ، فالخضروات ، بسبب الكمية الكبيرة من الألياف الغذائية ، تساهم في الشعور المبكر بالشبع.

توجد كمية كبيرة من الألياف الغذائية في خبز القمح الكامل والنخالة والخضروات والفواكه.

مؤشر نسبة السكر في الدم

يمتص الجسم بعض الكربوهيدرات (البسيطة) على الفور تقريبًا مما يؤدي إلى زيادة حادة في نسبة السكر في الدم ، بينما يتم امتصاص البعض الآخر (المركب) تدريجيًا ولا يسبب ارتفاعًا حادًا في نسبة السكر في الدم. نظرًا لبطء الامتصاص ، فإن تناول الأطعمة التي تحتوي على هذه الكربوهيدرات يوفر شعورًا أطول بالشبع. تستخدم هذه الخاصية في علم التغذية ، لفقدان الوزن.

ولتقييم معدل تحلل المنتج في الجسم ، يتم استخدام مؤشر نسبة السكر في الدم (GI). يحدد هذا المؤشر معدل تكسير المنتج في الجسم وتحويله إلى جلوكوز. كلما كان تفكك المنتج أسرع ، ارتفع مؤشر نسبة السكر في الدم (GI). تم أخذ الجلوكوز كمعيار ، مؤشره نسبة السكر في الدم (GI) هو 100. تمت مقارنة جميع المؤشرات الأخرى مع مؤشر نسبة السكر في الدم (GI) من الجلوكوز. يمكن الاطلاع على جميع قيم المؤشر الجلايسيمي في الأطعمة المختلفة في جدول خاص بمؤشر نسبة السكر في الدم للمنتجات.

وظائف الكربوهيدرات في الجسم

تؤدي الكربوهيدرات الوظائف التالية في الجسم:

هم المصدر الرئيسي للطاقة في الجسم.

توفير جميع تكاليف الطاقة للدماغ (يمتص الدماغ حوالي 70٪ من الجلوكوز الذي يفرزه الكبد)

المشاركة في تركيب جزيئات ATP و DNA و RNA.

ينظم عملية التمثيل الغذائي للبروتينات والدهون.

بالاقتران مع البروتينات ، تشكل بعض الإنزيمات والهرمونات وإفرازات الغدد اللعابية والغدد المخاطية الأخرى ، بالإضافة إلى مركبات أخرى.

تعمل الألياف الغذائية على تحسين أداء الجهاز الهضمي وإزالة المواد الضارة من الجسم ، كما تحفز البكتين على الهضم.

الدهون- مركبات عضوية شبيهة بالدهون ، غير قابلة للذوبان في الماء ، لكنها عالية الذوبان في المذيبات غير القطبية (الأثير ، والبنزين ، والبنزين ، والكلوروفورم ، وما إلى ذلك). تنتمي البرية إلى أبسط الجزيئات البيولوجية.

كيميائيًا ، معظم الدهون عبارة عن استرات لأحماض كربوكسيلية أعلى وعدد من الكحولات. الاكثر شهرة بينهم الدهون. يتكون كل جزيء دهن من جزيء من جلسرين كحول ثلاثي الهيدروجين وروابط إستر لثلاثة جزيئات من أحماض كربوكسيلية أعلى مرتبطة به. وفقًا للتسمية المقبولة ، تسمى الدهون ثلاثي الجلسرين.

عندما تتحلل الدهون (أي تنقسم بسبب إدخال H + و OH - في روابط استر) ، فإنها تتحلل إلى جلسرين وأحماض كربوكسيلية أعلى خالية ، كل منها يحتوي على عدد زوجي من ذرات الكربون.

يمكن ربط ذرات الكربون في جزيئات الأحماض الكربوكسيلية العالية ببعضها البعض عن طريق روابط مفردة ومزدوجة. من بين الأحماض الكربوكسيلية الأعلى (المشبعة) ، غالبًا ما يشتمل تكوين الدهون على:

بالميتيك CH 3 - (CH 2) 14 - COOH أو C 15 H 31 COOH ؛

دهني CH 3 - (CH 2) 16 - COOH أو C 17 H 35 COOH ؛

الأراكيدية CH 3 - (CH 2) 18 - COOH أو C 19 H 39 COOH ؛

من بين اللامحدود:

الأوليك CH 3 - (CH 2) 7 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 33 COOH ؛

لينوليك CH 3 - (CH 2) 4 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 31 COOH ؛

لينولينك CH 3 - CH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH \ u003d CH - CH 2 - CH \ u003d CH - (CH 2) 7 - COOH أو C 17 H 29 COOH.

تحدد درجة عدم التشبع وطول سلسلة الأحماض الكربوكسيلية الأعلى (أي عدد ذرات الكربون) الخصائص الفيزيائية لدهن معين.

الدهون ذات السلاسل الحمضية القصيرة وغير المشبعة لها نقطة انصهار منخفضة. في درجة حرارة الغرفة ، هذه عبارة عن سوائل (زيوت) أو مواد دهنية. وعلى العكس من ذلك ، فإن الدهون ذات السلاسل الطويلة والمشبعة من الأحماض الكربوكسيلية الأعلى هي مواد صلبة في درجة حرارة الغرفة. هذا هو السبب في أن الهدرجة (تشبع السلاسل الحمضية مع ذرات الهيدروجين في روابط مزدوجة) تحول زبدة الفول السوداني السائلة ، على سبيل المثال ، إلى زبدة فول سوداني متجانسة وقابلة للدهن وزيت عباد الشمس إلى مارجرين. عادة ما تحتوي الحيوانات التي تعيش في المناخات الباردة ، مثل الأسماك في بحار القطب الشمالي ، على كمية من الجلسرين ثلاثي الأسيل غير المشبع أكثر من تلك التي تعيش في خطوط العرض الجنوبية. لهذا السبب ، يظل جسمهم مرنًا حتى في درجات الحرارة المنخفضة.

يميز:

الفوسفوليبيد- المركبات البرمائية ، أي لها رؤوس قطبية وذيول غير قطبية. المجموعات التي تشكل الرأس القطبي محبة للماء (قابلة للذوبان في الماء) ، بينما مجموعات الذيل غير القطبية كارهة للماء (غير قابلة للذوبان في الماء).

تحدد الطبيعة المزدوجة لهذه الدهون دورها الرئيسي في تنظيم الأغشية البيولوجية.

الشمع- استرات الكحوليات adnoatomic (مع مجموعة هيدروكسيل واحدة) جزيئات كبيرة (لها هيكل كربون طويل) وأحماض كربوكسيلية أعلى.

مجموعة أخرى من الدهون منشطات. هذه المواد مبنية على أساس كحول الكوليسترول. الستيرويدات ضعيفة الذوبان في الماء ولا تحتوي على أحماض كربوكسيلية أعلى.

وتشمل هذه الأحماض الصفراوية والكوليسترول والهرمونات الجنسية وفيتامين د ، إلخ.

قريب من المنشطات تربين(مواد نمو النباتات - الجبرلين ؛ فيتول ، وهو جزء من الكلوروفيل ، الكاروتينات - أصباغ التمثيل الضوئي ؛ الزيوت الأساسية للنباتات - المنثول ، الكافور ، إلخ).

يمكن أن تشكل الدهون معقدات مع جزيئات بيولوجية أخرى.

البروتينات الدهنية- التكوينات المعقدة التي تحتوي على ثلاثي الجلسرين والكوليسترول والبروتينات ، وهذا الأخير لا يحتوي على روابط تساهمية مع الدهون.

جليكوليبيدات- هذه مجموعة من الدهون مبنية على أساس كحول السفينجوزين وتحتوي ، بالإضافة إلى باقي الأحماض الكربوكسيلية الأعلى ، على واحد أو أكثر من جزيئات السكر (غالبًا الجلوكوز أو الجالاكتوز).

وظائف الدهون

الهيكلي. تشكل الدهون الفسفورية مع البروتينات أغشية بيولوجية. تحتوي الأغشية أيضًا على الستيرولات.

طاقة. عندما يتأكسد 1 جرام من الدهون ، يتم تحرير 38.9 كيلو جول من الطاقة ، والتي تذهب إلى تكوين ATP. في شكل دهون ، يتم تخزين جزء كبير من احتياطيات الطاقة في الجسم ، والتي يتم استهلاكها عندما يكون هناك نقص في العناصر الغذائية. تقوم الحيوانات والنباتات السباتية بتجميع الدهون والزيوت واستخدامها للحفاظ على عمليات الحياة. يوفر المحتوى الدهني العالي للبذور الطاقة اللازمة لنمو الجنين والشتلات حتى ينتقل إلى التغذية المستقلة. تستخدم بذور العديد من النباتات (نخيل جوز الهند ، وحبوب الخروع ، وعباد الشمس ، وفول الصويا ، وبذور اللفت ، وما إلى ذلك) كمواد خام للإنتاج الصناعي للزيت.

العزل الوقائي والحراري. تتراكم في الأنسجة الدهنية تحت الجلد وحول أعضاء معينة (الكلى والأمعاء) ، تحمي الطبقة الدهنية الجسم من التلف الميكانيكي. بالإضافة إلى ذلك ، وبسبب التوصيل الحراري المنخفض ، تساعد طبقة الدهون تحت الجلد على الاحتفاظ بالحرارة ، مما يسمح ، على سبيل المثال ، للعديد من الحيوانات بالعيش في المناخات الباردة. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب دورًا آخر في الحيتان - فهو يساهم في الطفو.

التشحيم وطارد المياه. تغطي الشمع الجلد والصوف والريش وتجعلها أكثر مرونة وتحميها من الرطوبة. أوراق وثمار النباتات مغطاة بطبقة من الشمع. يستخدم النحل الشمع في بناء أقراص العسل.

تنظيمية. تُشتق العديد من الهرمونات من الكوليسترول ، مثل الهرمونات الجنسية (هرمون التستوستيرون عند الرجال والبروجسترون عند النساء) والكورتيكوستيرويدات (الألدوستيرون).

الأيض. مشتقات الكوليسترول وفيتامين د يلعب دوراً رئيسياً في تبادل الكالسيوم والفوسفور. تشارك الأحماض الصفراوية في عمليات الهضم (استحلاب الدهون) وامتصاص الأحماض الكربوكسيلية العالية.

الدهون هي مصدر المياه الأيضية. عندما يتأكسد الدهون ، يتكون حوالي 105 جرام من الماء. هذه المياه مهمة جدًا لبعض سكان الصحراء ، خاصة بالنسبة للإبل التي يمكن أن تبقى بدون ماء لمدة 10-12 يومًا: يتم استخدام الدهون المخزنة في السنام لهذا الغرض. تتلقى الدببة والغرير والحيوانات الأخرى في السبات الماء الضروري للحياة نتيجة أكسدة الدهون.

التركيب الكيميائي

يتكون جدار الخلية للخلايا النباتية بشكل أساسي من السكريات. يمكن تقسيم جميع المكونات التي يتكون منها جدار الخلية إلى 4 مجموعات:

الهيكليالمكونات التي يمثلها السليلوز في معظم النباتات ذاتية التغذية.

عناصر مصفوفة،أي المادة الرئيسية ، حشو القشرة - هيميسيلولوز ، بروتينات ، دهون.

عناصر، مغطىجدار الخلية (أي المودعة والمبطنه من الداخل) - اللجنين والسوبرين.

عناصر، الاستحقاقالجدار ، أي ترسب على سطحه - كوتين ، شمع.

المكون الهيكلي الرئيسي للقذيفة هو السليلوزيتم تمثيله بجزيئات بوليمرية غير متفرعة تتكون من 1000-11000 بقايا - D الجلوكوز ، مترابطة بواسطة روابط جليكوسيدية. يخلق وجود روابط جليكوسيدية إمكانية تكوين غرز متقاطعة. نتيجة لذلك ، يتم دمج جزيئات السليلوز الطويلة والرقيقة في ليفية أو مذيلات أولية. يتكون كل مذيلة من 60-100 سلسلة متوازية من السليلوز. يتم تجميع المئات من micelles في صفوف micellar وتشكل microfibrils بقطر 10-15 نانومتر. يحتوي السليلوز على خصائص بلورية بسبب الترتيب المنظم للمذيلات في الألياف الدقيقة. تتشابك الألياف الدقيقة ، بدورها ، مع بعضها البعض مثل خيوط في حبل وتتحد في ألياف كبيرة. يبلغ سمك الليفات الكبيرة حوالي 0.5 ميكرومتر. ويمكن أن يصل طوله إلى 4 ميكرون. السليلوز ليس حمضيًا ولا قلويًا. فيما يتعلق بدرجات الحرارة المرتفعة ، فهو مقاوم تمامًا ويمكن تسخينه دون التحلل إلى درجة حرارة 200 درجة مئوية. العديد من الخصائص المهمة للسليلوز ترجع إلى مقاومته العالية للإنزيمات والمواد الكيميائية. إنه غير قابل للذوبان في الماء والكحول والأثير والمذيبات المحايدة الأخرى ؛ غير قابل للذوبان في الأحماض والقلويات. ربما يكون السليلوز هو أكثر أنواع الجزيئات العضوية شيوعًا على وجه الأرض.

يتم غمر الألياف الدقيقة للقشرة في مصفوفة هلامية بلاستيكية غير متبلورة. المصفوفة هي حشو القشرة. يتضمن تكوين مصفوفة أغشية النبات مجموعات غير متجانسة من السكريات تسمى الهيميسليلوز ومواد البكتين.

داء هيميسيلولوز هي سلاسل بوليمر متفرعة تتكون من مخلفات سداسية مختلفة (D-glucose و D-galactose و mannose) ،

البنتوز (L- زيلوز ، L- أرابينوز) وأحماض البوليك (الجلوكورونيك والجالاكتورونيك). يتم دمج مكونات الهيميسليلوز مع بعضها البعض بنسب كمية مختلفة وتشكل مجموعات مختلفة.

تتكون سلاسل Hemicellulose من 150-300 جزيء مونومر. هم أقصر بكثير. بالإضافة إلى ذلك ، لا تتبلور السلاسل ولا تشكل أليافًا أولية.

هذا هو السبب في أن داء الهيميسليلوز غالباً ما يطلق عليه نصف السليلوز. تمثل حوالي 30-40٪ من الوزن الجاف لجدران الخلايا.

فيما يتعلق بالكواشف الكيميائية ، فإن الهيميسليلوز أقل مقاومة بكثير من السليلوز: فهي تذوب في قلويات ضعيفة بدون تسخين ؛ يتحلل مع تكوين السكريات في المحاليل الحمضية الضعيفة ؛ يتم أيضًا إذابة شبه الألياف في الجلسرين عند درجة حرارة 300 درجة مئوية.

تلعب Hemicelluloses في جسم النباتات:

الدور الميكانيكي ، والمشاركة مع السليلوز والمواد الأخرى في بناء جدران الخلايا.

دور المواد الاحتياطية المودعة ثم المستهلكة. في هذه الحالة ، يتم تنفيذ وظيفة المادة الاحتياطية بشكل أساسي بواسطة السداسي ؛ وعادة ما تتكون الهيميسليلوز ذات الوظيفة الميكانيكية من خماسيات. كمغذيات احتياطية ، يتم ترسيب الهيميسليلوز أيضًا في بذور العديد من النباتات.

مواد البكتينلها تركيبة وهيكل كيميائي معقد إلى حد ما. هذه مجموعة غير متجانسة تشتمل على بوليمرات متفرعة تحمل شحنة سالبة بسبب العديد من بقايا حمض الجالاكتورونيك. صفة مميزة: تنتفخ مواد البكتين بقوة في الماء ، وبعضها يذوب فيه. يتم تدميرها بسهولة عن طريق عمل القلويات والأحماض.

تتكون جميع جدران الخلايا في مرحلة مبكرة من التطور بالكامل تقريبًا من مواد البكتين. تتكون المادة بين الخلايا في الصفيحة الوسطى ، كما لو كانت تدمج قذائف الجدران المجاورة ، من هذه المواد ، خاصة بكتات الكالسيوم. مواد البكتين ، وإن كانت بكميات صغيرة ، توجد في السماكة الرئيسية للخلايا البالغة.

يتضمن تكوين مصفوفة جدار الخلية ، بالإضافة إلى مكونات الكربوهيدرات ، أيضًا بروتينًا هيكليًا يسمى extensin. وهو بروتين سكري ، ويمثل جزء الكربوهيدرات منه بقايا سكر الأرابينوز.

يعتمد تصنيف الفيتامينات على مبدأ قابليتها للذوبان في الماء والدهون.

الفيتامينات التي تذوب في الماء: B1 (ثيامين) ، B2 (ريبوفلافين) ، PP (حمض النيكوتينيك) ، B3 (حمض البانتوثنيك) ، B6 (بيريدوكسين) ، B12 (زنكوبالامين) ، Bc (حمض الفوليك) ، H (بيوتين) ، N (حمض ليبويك) ، P (bioflavanoids) ، C (حمض الأسكوربيك) - تشارك في بنية وعمل الإنزيمات.

الفيتامينات التي تذوب في الدهون:أ (الريتينول) ، بروفيتامين أ (كاروتين) ، د (كالسفيرول) ، إي (توكوفيرول) ، ك (فيلوكينون).

يتم تضمين الفيتامينات التي تذوب في الدهون في بنية أنظمة الأغشية ، مما يضمن حالتها الوظيفية المثلى.

هناك أيضا مواد تشبه الفيتامينات: B13 (حمض الأوروتيك) ، B15 (حمض البنجاميك) ، B4 (الكولين) ، B8 (الإينوزيتول) ، W (كارنيتين) ، H1 (حمض البارامينبنزويك) ، F (الأحماض الدهنية المتعددة غير المشبعة) ، U (S = ميثيل ميثيونين كلوريد كبريتات).