Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Υπουργείο Παιδείας, Αστάνα

Πολυτεχνείο

δημιουργική εργασία

Θέμα: Χημεία

Θέμα: "Υδατάνθρακες"

• Περιεχόμενο: 1
• Εισαγωγή. 4
• 1 .Μονοσακχαρίτες. 7
• Γλυκόζη. 7
• 7
• φυσικές ιδιότητες. 9
• Χημικές ιδιότητες. 9
• Λήψη γλυκόζης. 10
• Η χρήση της γλυκόζης. 10
• 11
• II. Δισακχαρίτες. 11
• Σακχαρόζη. 12
• 12
• φυσικές ιδιότητες. 12
• Χημικές ιδιότητες. 12
• Λήψη σακχαρόζης. 13
• Η χρήση σακχαρόζης. 14
• Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. 14
• III. Πολυσακχαρίτες. 14
• Αμυλο 14
• ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου. 14
• φυσικές ιδιότητες. 15
• Χημικές ιδιότητες. 15
• Λήψη αμύλου. 15
• Εφαρμογή αμύλου. 15
• Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. 16
• Κυτταρίνη. 17
• ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου. 17
• φυσικές ιδιότητες. 17
• Χημικές ιδιότητες. 17
• Λήψη κυτταρίνης. 18
• Η χρήση της κυτταρίνης. 18
• Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. 19
• συμπέρασμα 21
• Εφαρμογές. 22
• βιβλιογραφικές αναφορές 33

Εισαγωγή

Αντιμέτωποι καθημερινά με μια ποικιλία ειδών οικιακής χρήσης, τρόφιμα, φυσικά αντικείμενα, βιομηχανικά προϊόντα, δεν σκεφτόμαστε το γεγονός ότι υπάρχουν τριγύρω μεμονωμένα χημικά ή συνδυασμός αυτών των ουσιών. Κάθε ουσία έχει τη δική της δομή και ιδιότητες. Από τη στιγμή της εμφάνισής του στη Γη, ο άνθρωπος κατανάλωσε φυτικές τροφές που περιέχουν άμυλο, φρούτα και λαχανικά που περιέχουν γλυκόζη, σακχαρόζη και άλλους υδατάνθρακες, χρησιμοποιούσε ξύλο και άλλα φυτικά αντικείμενα για τις ανάγκες του, αποτελούμενα κυρίως από έναν άλλο φυσικό πολυσακχαρίτη - την κυτταρίνη. Και μόνο στις αρχές του XIX αιώνα. κατέστη δυνατή η μελέτη της χημικής σύνθεσης των φυσικών μακρομοριακών ουσιών, η δομή των μορίων τους. Σημαντικές ανακαλύψεις έχουν γίνει σε αυτόν τον τομέα.

Στον απέραντο κόσμο της οργανικής ύλης, υπάρχουν ενώσεις που μπορούμε να πούμε ότι αποτελούνται από άνθρακα και νερό. Ονομάζονται υδατάνθρακες. Ο όρος «υδατάνθρακες» προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Ρώσο χημικό από το Dorpat (τώρα Tartu) K. Schmidt το 1844. Το 1811, ο Ρώσος χημικός Konstantin Gottlieb Sigismund (1764-1833) ήταν ο πρώτος που έλαβε γλυκόζη με υδρόλυση αμύλου. Οι υδατάνθρακες είναι ευρέως διαδεδομένοι στη φύση και παίζουν σημαντικό ρόλο στις βιολογικές διεργασίες των ζωντανών οργανισμών και του ανθρώπου.

Οι υδατάνθρακες, ανάλογα με τη δομή, μπορούν να χωριστούν σε μονοσακχαρίτες, δισακχαρίτες και πολυσακχαρίτες: (βλ. Παράρτημα 1)

1. Μονοσακχαρίτες:

- γλυκόζη C 6 H 12 O 6

-φρουκτόζη C 6 H 12 O 6

- ριβόζη C 5 H 10 O 5

Από τους μονοσακχαρίτες έξι άνθρακα - εξόζη - οι πιο σημαντικοί είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη και η γαλακτόζη.

Εάν δύο μονοσακχαρίτες συνδυάζονται σε ένα μόριο, μια τέτοια ένωση ονομάζεται δισακχαρίτης.

2. Δισακχαρίτες:

-σακχαρόζη C 12 H 22 O 11

Οι σύνθετοι υδατάνθρακες που σχηματίζονται από πολλούς μονοσακχαρίτες ονομάζονται πολυσακχαρίτες.

3. Πολυσακχαρίτες:

- άμυλο(C6H10O5) n

- κυτταρίνη(C6H10O5) n

Τα μόρια μονοσακχαριτών μπορούν να περιέχουν από 4 έως 10 άτομα άνθρακα. Τα ονόματα όλων των ομάδων μονοσακχαριτών, καθώς και τα ονόματα μεμονωμένων εκπροσώπων, τελειώνουν σε - ουγκιά. Επομένως, ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στο μόριο, οι μονοσακχαρίτες χωρίζονται σε τετρόζες, πεντόζες, εξόζεςκαι τα λοιπά. Οι εξόζες και οι πεντόζες έχουν τη μεγαλύτερη σημασία.

Ταξινόμηση υδατανθράκων

Πεντόζες	Εξόζες	δισακχαρίτες	Πολυσακχαρίτες
Γλυκόζη Ριβόζη Δεοξυριβόζη αραβινόζη Ξυλόζη Λιξόζη ριμπουλόζη ξυλουλόζη	Γλυκόζη Γαλακτόζη Mannose Γκουλόζα Idoza Ταλόσα Αλλόζα Altroza Φρουκτόζη Σορμπόζα Τακατόσα Ψύχωση fucose Ραμνόζα	σακχαρόζη Λακτόζη Τρεχαλόζη Μαλτόζη Cellobiose αλλολακτόζη Γεντιοβίωση Ξυλοβιόζη melibiosa	Γλυκογόνο Αμυλο Κυτταρίνη Χιτίνη αμυλόζη Αμυλοπηκτίνη σταχυλόζη Ινουλίνη Δεξτρίνη Πηκτίνες

Ζώα και άνθρωποςδεν είναι σε θέση να συνθέσουν σάκχαρα και να τα πάρουν με διάφορα τρόφιμα φυτικής προέλευσης.

Στα φυτάΟι υδατάνθρακες σχηματίζονται από το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό κατά τη διαδικασία μιας πολύπλοκης αντίδρασης φωτοσύνθεσης που πραγματοποιείται από την ηλιακή ενέργεια με τη συμμετοχή της πράσινης χρωστικής ουσίας των φυτών - χλωροφύλλη.

1. Μονοσακχαρίτες

Από τους μονοσακχαρίτες έξι άνθρακα - εξόζες - σημαντική είναι η γλυκόζη, η φρουκτόζη και η γαλακτόζη.

Γλυκόζη

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου. Για να καθοριστεί ο δομικός τύπος ενός μορίου γλυκόζης, είναι απαραίτητο να γνωρίζουμε τις χημικές του ιδιότητες. Πειραματικά αποδείχθηκε ότι ένα mole γλυκόζης αντιδρά με πέντε mole οξικού οξέος για να σχηματίσει έναν εστέρα. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν πέντε υδροξυλομάδες στο μόριο της γλυκόζης. Δεδομένου ότι η γλυκόζη σε ένα διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου (II) δίνει την αντίδραση «αργύρου καθρέφτη», το μόριό της πρέπει να περιέχει μια ομάδα αλδεΰδης.

Εμπειρικά, αποδείχθηκε επίσης ότι η γλυκόζη έχει μια μη διακλαδισμένη ανθρακική αλυσίδα. Με βάση αυτά τα δεδομένα, η δομή του μορίου της γλυκόζης μπορεί να εκφραστεί με τον ακόλουθο τύπο:

Όπως φαίνεται από τον τύπο, η γλυκόζη είναι και πολυϋδρική αλκοόλη και αλδεΰδη, δηλαδή αλκοόλη αλδεΰδης.

Περαιτέρω έρευνα έδειξε ότι εκτός από μόρια με ανοιχτή αλυσίδα, χαρακτηριστικά της γλυκόζης είναι και μόρια κυκλικής δομής. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα μόρια γλυκόζης, λόγω της περιστροφής των ατόμων άνθρακα γύρω από τους δεσμούς, μπορούν να λάβουν λυγισμένο σχήμα και η ομάδα υδροξυλίου των 5 άνθρακα μπορεί να πλησιάσει την ομάδα υδροξυλίου. Στην τελευταία, υπό τη δράση της ομάδας υδροξυλίου, ο δεσμός α σπάει. Ένα άτομο υδρογόνου προστίθεται στον ελεύθερο δεσμό και σχηματίζεται ένας εξαμελής δακτύλιος, στον οποίο η ομάδα αλδεΰδης απουσιάζει. Έχει αποδειχθεί ότι σε ένα υδατικό διάλυμα υπάρχουν και οι δύο μορφές μορίων γλυκόζης - αλδεΰδης και κυκλικής, μεταξύ των οποίων δημιουργείται μια χημική ισορροπία:

Στα μόρια γλυκόζης ανοιχτής αλυσίδας, η ομάδα αλδεΰδης μπορεί να περιστρέφεται ελεύθερα γύρω από τον α-δεσμό, ο οποίος βρίσκεται μεταξύ του πρώτου και του δεύτερου ατόμων άνθρακα. Στα κυκλικά μόρια τέτοια περιστροφή δεν είναι δυνατή. Για το λόγο αυτό, η κυκλική μορφή ενός μορίου μπορεί να έχει διαφορετική χωρική δομή:

ένα)?- μορφή γλυκόζης- Οι ομάδες υδροξυλίου (-ΟΗ) στο πρώτο και στο δεύτερο άτομο άνθρακα βρίσκονται στη μία πλευρά του δακτυλίου.

σι)

ντο)σι- μια μορφή γλυκόζης- οι ομάδες υδροξυλίου βρίσκονται στις απέναντι πλευρές του δακτυλίου του μορίου.

Φυσικές ιδιότητες. Η γλυκόζη είναι μια άχρωμη κρυσταλλική ουσία με γλυκιά γεύση, εξαιρετικά διαλυτή στο νερό. Κρυσταλλώνεται από υδατικό διάλυμα. Λιγότερο γλυκό από τη ζάχαρη από τεύτλα.

Χημικές ιδιότητες. Η γλυκόζη έχει τις χημικές ιδιότητες των αλκοολών (ομάδα υδροξυλίου (-ΟΗ)) και των αλδεϋδών (ομάδα αλδεΰδης (-CHO)) Επιπλέον, έχει ορισμένες ειδικές ιδιότητες.

1. Ιδιότητες χαρακτηριστικές των αλκοολών:

α) αλληλεπίδραση με οξείδιο του χαλκού (II):

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

αλκοολικός χαλκός (II).

β) αλληλεπίδραση με καρβοξυλικά οξέα για σχηματισμό εστέρων (αντίδραση εστεροποίησης).

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

2. Ιδιότητες χαρακτηριστικές των αλδεΰδων

ένα)αλληλεπίδραση με οξείδιο του αργύρου (I) σε διάλυμα αμμωνίας (αντίδραση "ασημένιος καθρέφτης") :

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

γλυκόζη γλυκονικό οξύ

β) αναγωγή (υδρογόνωση) - σε εξαϋδρική αλκοόλη (σορβιτόλη):

C 6 H 12 O 6 + H 2 > C 6 H 14 O 6

γλυκόζη σορβιτόλη

3. Ειδικές αντιδράσεις - ζύμωση:

α) αλκοολική ζύμωση (με τη δράση της μαγιάς) :

C6H12O6 > 2C2H5OH + 2CO2

γλυκόζη αιθυλική αλκοόλη

β) γαλακτική ζύμωση (υπό τη δράση βακτηρίων γαλακτικού οξέος) :

С6Н12О6 > С3Н6О3

γλυκόζη γαλακτικό οξύ

γ) βουτυρική ζύμωση :

С6Н12О6 > С3Н7СООН + 2Н2 + 2СО2

γλυκόζη βουτυρικό οξύ

Λήψη γλυκόζης. Η πρώτη σύνθεση των απλούστερων υδατανθράκων από φορμαλδεΰδη παρουσία υδροξειδίου του ασβεστίου πραγματοποιήθηκε από τον Α.Μ. Butlerov το 1861:

sa(he)2

6HSON > C6H12O6

λουκόζη φορμαλδεΰδη

Στην παραγωγή, η γλυκόζη λαμβάνεται συχνότερα με υδρόλυση αμύλου παρουσία θειικού οξέος:

H 2 SO 4

(С6Н10О5)n + nН2О > nC6H12O6

άμυλο γλυκόζης

Η χρήση της γλυκόζης.Η γλυκόζη είναι ένα πολύτιμο θρεπτικό προϊόν. Στο σώμα υφίσταται σύνθετους βιοχημικούς μετασχηματισμούς, με αποτέλεσμα να απελευθερώνεται η ενέργεια που έχει συσσωρευτεί στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης. Απλοποιημένα, η διαδικασία της οξείδωσης της γλυκόζης στο σώμα μπορεί να εκφραστεί με την ακόλουθη εξίσωση:

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

Δεδομένου ότι η γλυκόζη απορροφάται εύκολα από το σώμα, χρησιμοποιείται στην ιατρική ως ενισχυτικό φάρμακο. Η γλυκόζη χρησιμοποιείται ευρέως στη ζαχαροπλαστική (μαρμελάδα, καραμέλα, μελόψωμο).

Μεγάλη σημασία έχουν οι διαδικασίες ζύμωσης της γλυκόζης. Έτσι, για παράδειγμα, όταν παστώνουμε λάχανο, αγγούρια, γάλα, γαλακτικό οξύ συμβαίνει ζύμωση γλυκόζης, όπως ακριβώς και κατά την ενσίρωση των ζωοτροφών. Εάν η μάζα που ενσιρώνεται δεν είναι επαρκώς συμπιεσμένη, η βουτυρική ζύμωση λαμβάνει χώρα υπό την επίδραση του διεισδυμένου αέρα και η τροφοδοσία καθίσταται ακατάλληλη για χρήση.

Στην πράξη, η αλκοολική ζύμωση της γλυκόζης χρησιμοποιείται επίσης, για παράδειγμα, στην παραγωγή μπύρας.

Όντας στη φύση και το ανθρώπινο σώμα. Στο ανθρώπινο σώμα, η γλυκόζη βρίσκεται στους μύες, στο αίμα και σε μικρές ποσότητες σε όλα τα κύτταρα. Πολλή γλυκόζη βρίσκεται σε φρούτα, μούρα, νέκταρ λουλουδιών, ειδικά στα σταφύλια.

Στη φύσηΗ γλυκόζη σχηματίζεται στα φυτά ως αποτέλεσμα της φωτοσύνθεσης παρουσία μιας πράσινης ουσίας - χλωροφύλλης, που περιέχει ένα άτομο μαγνησίου. Σε ελεύθερη μορφή, η γλυκόζη βρίσκεται σχεδόν σε όλα τα όργανα των πράσινων φυτών. Είναι ιδιαίτερα άφθονο στον χυμό σταφυλιού, γι' αυτό και η γλυκόζη ονομάζεται μερικές φορές ζάχαρη σταφυλιού. Το μέλι αποτελείται κυρίως από ένα μείγμα γλυκόζης και φρουκτόζης.

2. Δισακχαρίτες

Οι δισακχαρίτες είναι κρυσταλλικοί υδατάνθρακες, τα μόρια των οποίων κατασκευάζονται από τα υπολείμματα δύο μορίων μονοσακχαριτών ενωμένα μεταξύ τους.

Οι απλούστεροι εκπρόσωποι των δισακχαριτών είναι η συνηθισμένη ζάχαρη από τεύτλα ή ζαχαροκάλαμο - σακχαρόζη, ζάχαρη βύνης - μαλτόζη, ζάχαρη γάλακτος - λακτόζη και κελλοβιόζη. Όλοι αυτοί οι δισακχαρίτες έχουν τον ίδιο τύπο C12H22O11.

σακχαρόζη

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι ο μοριακός τύπος της σακχαρόζης είναι C12H22O11. Κατά τη μελέτη των χημικών ιδιοτήτων της σακχαρόζης, μπορεί κανείς να πειστεί ότι χαρακτηρίζεται από την αντίδραση πολυυδρικών αλκοολών: όταν αλληλεπιδρά με το υδροξείδιο του χαλκού (II), σχηματίζεται ένα φωτεινό μπλε διάλυμα. Η αντίδραση «ασημένιου καθρέφτη» με σακχαρόζη αποτυγχάνει. Επομένως, το μόριο του περιέχει υδροξυλομάδες, αλλά όχι αλδεΰδη.

Αλλά εάν το διάλυμα σακχαρόζης θερμανθεί παρουσία υδροχλωρικού ή θειικού οξέος, τότε σχηματίζονται δύο ουσίες, η μία από τις οποίες, όπως οι αλδεΰδες, αντιδρά τόσο με διάλυμα αμμωνίας οξειδίου του αργύρου (I) όσο και με υδροξείδιο του χαλκού (II). Αυτή η αντίδραση αποδεικνύει ότι παρουσία ανόργανων οξέων, η σακχαρόζη υφίσταται υδρόλυση και ως αποτέλεσμα σχηματίζονται γλυκόζη και φρουκτόζη. Αυτό επιβεβαιώνει ότι τα μόρια σακχαρόζης αποτελούνται από αμοιβαία συνδεδεμένα υπολείμματα μορίων γλυκόζης και φρουκτόζης.

φυσικές ιδιότητες. Η καθαρή σακχαρόζη είναι μια άχρωμη κρυσταλλική ουσία με γλυκιά γεύση, εξαιρετικά διαλυτή στο νερό.

Χημικές ιδιότητες. Η κύρια ιδιότητα των δισακχαριτών, η οποία τους διακρίνει από τους μονοσακχαρίτες, είναι η ικανότητα να υδρολύονται σε όξινο περιβάλλον (ή υπό τη δράση ενζύμων στο σώμα):

C 12 H 22 O 11 + H2O> C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6

σακχαρόζη γλυκόζη φρουκτόζη

Η γλυκόζη που σχηματίζεται κατά την υδρόλυση μπορεί να ανιχνευθεί με την αντίδραση «ασημένιου καθρέφτη» ή από την αλληλεπίδρασή της με το υδροξείδιο του χαλκού (II).

Λήψη σακχαρόζης. Η σακχαρόζη C12 H22 O11 (ζάχαρη) λαμβάνεται κυρίως από ζαχαρότευτλα και ζαχαροκάλαμο. Στην παραγωγή της σακχαρόζης δεν συμβαίνουν χημικοί μετασχηματισμοί, επειδή υπάρχει ήδη σε φυσικά προϊόντα. Απομονώνεται μόνο από αυτά τα προϊόντα όσο πιο καθαρό γίνεται.

Η διαδικασία απομόνωσης σακχαρόζης από ζαχαρότευτλα:

Τα αποφλοιωμένα ζαχαρότευτλα μετατρέπονται σε λεπτά τσιπς σε μηχανικούς κόφτες τεύτλων και τοποθετούνται σε ειδικά δοχεία – διαχυτήρες από τους οποίους διοχετεύεται ζεστό νερό. Ως αποτέλεσμα, σχεδόν όλη η σακχαρόζη ξεπλένεται από τα τεύτλα, αλλά μαζί της περνούν διάφορα οξέα, πρωτεΐνες και χρωστικές ουσίες στο διάλυμα, το οποίο πρέπει να διαχωριστεί από τη σακχαρόζη.

Το διάλυμα που σχηματίζεται στους διαχυτές επεξεργάζεται με γάλα ασβέστη.

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

Το υδροξείδιο του ασβεστίου αντιδρά με τα οξέα που περιέχονται στο διάλυμα. Δεδομένου ότι τα άλατα ασβεστίου των περισσότερων οργανικών οξέων είναι ελάχιστα διαλυτά, καθιζάνουν. Η σακχαρόζη, από την άλλη πλευρά, με το υδροξείδιο του ασβεστίου σχηματίζει μια διαλυτή σακχαρόζη αλκοολικού τύπου - C 12 H 22 O 11 2 CaO H 2 O

3. Για να αποσυντεθεί η προκύπτουσα σακχαρόζη ασβεστίου και να εξουδετερωθεί η περίσσεια του υδροξειδίου του ασβεστίου, διοχετεύεται μονοξείδιο του άνθρακα (IV) μέσω του διαλύματός τους. Ως αποτέλεσμα, το ασβέστιο καθιζάνει με τη μορφή ανθρακικού:

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. Το διάλυμα που λαμβάνεται μετά την καθίζηση του ανθρακικού ασβεστίου διηθείται, στη συνέχεια εξατμίζεται σε συσκευή κενού και οι κρύσταλλοι σακχάρου διαχωρίζονται με φυγοκέντρηση.

Ωστόσο, δεν είναι δυνατό να απομονωθεί όλη η ζάχαρη από το διάλυμα. Παραμένει ένα καφέ διάλυμα (μελάσα), το οποίο περιέχει έως και 50% σακχαρόζη. Η μελάσα χρησιμοποιείται για την παραγωγή κιτρικού οξέος και ορισμένων άλλων προϊόντων.

5. Η απομονωμένη κρυσταλλική ζάχαρη έχει συνήθως κιτρινωπό χρώμα, καθώς περιέχει χρωστικές ουσίες. Για τον διαχωρισμό τους, η σακχαρόζη επαναδιαλύεται σε νερό και το προκύπτον διάλυμα διέρχεται μέσω ενεργού άνθρακα. Στη συνέχεια το διάλυμα εξατμίζεται και πάλι και υποβάλλεται σε κρυστάλλωση. (βλ. παράρτημα 2)

Η χρήση σακχαρόζης. Η σακχαρόζη χρησιμοποιείται κυρίως ως προϊόν διατροφής και στη βιομηχανία ζαχαροπλαστικής. Με υδρόλυση λαμβάνεται από αυτό τεχνητό μέλι.

Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. Η σακχαρόζη είναι συστατικό του χυμού ζαχαρότευτλων (16-20%) και του ζαχαροκάλαμου (14-26%). Σε μικρές ποσότητες, βρίσκεται μαζί με τη γλυκόζη στους καρπούς και τα φύλλα πολλών πράσινων φυτών.

3. Πολυσακχαρίτες

Ορισμένοι υδατάνθρακες είναι φυσικά πολυμερή, που αποτελούνται από πολλές εκατοντάδες ή ακόμη και χιλιάδες μονάδες μονοσακχαριτών που αποτελούν μέρος ενός και μόνο μακρομορίου. Επομένως, αυτές οι ουσίες ονομάζονται πολυσακχαρίτες. Οι πιο σημαντικοί πολυσακχαρίτες είναι το άμυλο και η κυτταρίνη. Και τα δύο σχηματίζονται στα φυτικά κύτταρα από τη γλυκόζη, το κύριο προϊόν της διαδικασίας φωτοσύνθεσης.

Αμυλο

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι ο χημικός τύπος του αμύλου είναι (C6 H10 O5)n, όπου Πφτάνει πολλές χιλιάδες. Το άμυλο είναι ένα φυσικό πολυμερές του οποίου τα μόρια αποτελούνται από μεμονωμένες μονάδες C6 H10 O5. Δεδομένου ότι μόνο γλυκόζη σχηματίζεται κατά την υδρόλυση του αμύλου, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι αυτοί οι σύνδεσμοι είναι τα υπολείμματα μορίων ? - γλυκόζη.

Οι επιστήμονες μπόρεσαν να αποδείξουν ότι τα μακρομόρια αμύλου αποτελούνται από υπολείμματα κυκλικών μορίων γλυκόζης. Η διαδικασία σχηματισμού αμύλου μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής:

Επιπλέον, έχει διαπιστωθεί ότι το άμυλο αποτελείται όχι μόνο από γραμμικά μόρια, αλλά και από μόρια διακλαδισμένης δομής. Αυτό εξηγεί την κοκκώδη δομή του αμύλου.

φυσικές ιδιότητες. Το άμυλο είναι μια λευκή σκόνη, αδιάλυτη σε κρύο νερό. Σε ζεστό νερό φουσκώνει και σχηματίζει πάστα. Σε αντίθεση με τους μονο- και ολιγοσακχαρίτες, οι πολυσακχαρίτες δεν έχουν γλυκιά γεύση.

Χημικές ιδιότητες.

1) Ποιοτική αντίδραση στο άμυλο.

Η χαρακτηριστική αντίδραση του αμύλου είναι η αλληλεπίδρασή του μεουωδή.Εάν προστεθεί διάλυμα ιωδίου σε μια παγωμένη πάστα αμύλου, εμφανίζεται ένα μπλε χρώμα. Όταν ζεσταθεί η πάστα εξαφανίζεται και όταν κρυώσει εμφανίζεται ξανά. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του αμύλου στα τρόφιμα. Έτσι, για παράδειγμα, εάν μια σταγόνα ιωδίου τοποθετηθεί σε μια φέτα πατάτας ή μια φέτα άσπρο ψωμί, τότε εμφανίζεται ένα μπλε χρώμα.

2) Αντίδραση υδρόλυσης:

(C 6 H 6 O 5) n + nH 2 O > nC 6 H 12 O 6

Λήψη αμύλου.Στη βιομηχανία, το άμυλο λαμβάνεται κυρίως από πατάτες, ρύζι ή καλαμπόκι.

Εφαρμογή αμύλου. Το άμυλο είναι ένα πολύτιμο θρεπτικό προϊόν. Για να διευκολυνθεί η απορρόφησή του, τα τρόφιμα που περιέχουν άμυλο εκτίθενται σε υψηλές θερμοκρασίες, δηλαδή οι πατάτες βράζονται, το ψωμί ψήνεται. Υπό αυτές τις συνθήκες, λαμβάνει χώρα μερική υδρόλυση του αμύλου και δεξτρίνες,διαλυτό στο νερό. Οι δεξτρίνες στην πεπτική οδό υφίστανται περαιτέρω υδρόλυση σε γλυκόζη, η οποία απορροφάται από τον οργανισμό. Η περίσσεια γλυκόζης μετατρέπεται σε γλυκογόνο(ζωικό άμυλο). Η σύνθεση του γλυκογόνου είναι ίδια με εκείνη του αμύλου, αλλά τα μόριά του είναι πιο διακλαδισμένα. Ιδιαίτερα πολύ γλυκογόνο βρίσκεται στο ήπαρ (έως και 10%). Στο σώμα, το γλυκογόνο είναι μια εφεδρική ουσία που μετατρέπεται σε γλυκόζη καθώς καταναλώνεται στα κύτταρα.

ΣΤΟ βιομηχανίατο άμυλο μετατρέπεται σε μέλασσακαι γλυκόζη.Για να γίνει αυτό, θερμαίνεται με αραιό θειικό οξύ, η περίσσεια του οποίου στη συνέχεια εξουδετερώνεται με κιμωλία. Το σχηματιζόμενο ίζημα θειικού ασβεστίου διηθείται, το διάλυμα εξατμίζεται και η γλυκόζη απομονώνεται. Εάν δεν ολοκληρωθεί η υδρόλυση του αμύλου, τότε σχηματίζεται ένα μείγμα δεξτρινών με γλυκόζη - μελάσα, η οποία χρησιμοποιείται στη βιομηχανία ζαχαροπλαστικής. Προερχόμενες από άμυλο, οι δεξτρίνες χρησιμοποιούνται ως κόλλα για να πυκνώσουν τα χρώματα όταν σχεδιάζονται σχέδια σε ύφασμα.

Το άμυλο χρησιμοποιείται για το άμυλο των ρούχων. Κάτω από ένα καυτό σίδηρο, λαμβάνει χώρα μερική υδρόλυση του αμύλου και μετατρέπεται σε δεξτρίνες. Τα τελευταία σχηματίζουν ένα πυκνό φιλμ στο ύφασμα, το οποίο δίνει στο ύφασμα λάμψη και το προστατεύει από τη μόλυνση.

Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. Το άμυλο, ως ένα από τα προϊόντα της φωτοσύνθεσης, είναι ευρέως διαδεδομένο στη φύση. Για διάφορα φυτάΕίναι αποθεματικό θρεπτικό υλικό και βρίσκεται κυρίως σε φρούτα, σπόρους και κόνδυλους. Οι κόκκοι των δημητριακών είναι πιο πλούσιοι σε άμυλο: ρύζι (έως 86%), σιτάρι (έως 75%), καλαμπόκι (έως 72%), καθώς και κόνδυλοι πατάτας (έως 24%). Στους κονδύλους, οι κόκκοι αμύλου επιπλέουν στον κυτταρικό χυμό, έτσι οι πατάτες είναι η κύρια πρώτη ύλη για την παραγωγή αμύλου. Στα δημητριακά, τα σωματίδια αμύλου είναι σφιχτά κολλημένα μεταξύ τους με μια πρωτεϊνική ουσία που ονομάζεται γλουτένη.

Για το ανθρώπινο σώμαΤο άμυλο, μαζί με τη σακχαρόζη, χρησιμεύει ως ο κύριος προμηθευτής υδατανθράκων - ένα από τα πιο σημαντικά συστατικά των τροφίμων. Υπό τη δράση των ενζύμων, το άμυλο υδρολύεται σε γλυκόζη, η οποία οξειδώνεται στα κύτταρα σε διοξείδιο του άνθρακα και νερό με την απελευθέρωση της ενέργειας που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία ενός ζωντανού οργανισμού. Από τα προϊόντα διατροφής, η μεγαλύτερη ποσότητα αμύλου βρίσκεται στο ψωμί, τα ζυμαρικά και άλλα προϊόντα αλευριού, τα δημητριακά και τις πατάτες.

Κυτταρίνη

Ο δεύτερος πιο κοινός πολυσακχαρίτης στη φύση είναι η κυτταρίνη ή οι ίνες (βλ. Παράρτημα 4).

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ. Η δομή του μορίου.

Ο τύπος της κυτταρίνης, όπως και του αμύλου, είναι (C 6 H 10 O 5) n, ο στοιχειώδης σύνδεσμος αυτού του φυσικού πολυμερούς είναι επίσης τα υπολείμματα γλυκόζης. Ο βαθμός πολυμερισμού της κυτταρίνης είναι πολύ μεγαλύτερος από αυτόν του αμύλου.

Τα μακρομόρια της κυτταρίνης, σε αντίθεση με το άμυλο, αποτελούνται από υπολείμματα μορίων σι-γλυκόζες και έχουν μόνο γραμμική δομή. Τα μακρομόρια της κυτταρίνης βρίσκονται σε μία κατεύθυνση και σχηματίζουν ίνες (λινάρι, βαμβάκι, κάνναβη).

φυσικές ιδιότητες. Η καθαρή κυτταρίνη είναι ένα λευκό στερεό με ινώδη δομή. Είναι αδιάλυτο σε νερό και οργανικούς διαλύτες, αλλά εύκολα διαλυτό σε διάλυμα αμμωνίας υδροξειδίου του χαλκού (II). Όπως γνωρίζετε, η κυτταρίνη δεν έχει γλυκιά γεύση.

Χημικές ιδιότητες.

1) Καύση. Η κυτταρίνη καίγεται εύκολα για να σχηματίσει διοξείδιο του άνθρακα και νερό.

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

2) Υδρόλυση.Σε αντίθεση με το άμυλο, οι ίνες υδρολύονται δύσκολα. Μόνο ο πολύ μακρύς βρασμός σε υδατικά διαλύματα ισχυρών οξέων οδηγεί σε αισθητή διάσπαση του μακρομορίου σε γλυκόζη:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O > nC 6 H 12 O 6

3) Σχηματισμός εστέρων. Κάθε στοιχειώδης μονάδα του μορίου της κυτταρίνης έχει τρεις ομάδες υδροξυλίου που μπορούν να συμμετέχουν στο σχηματισμό εστέρων τόσο με οργανικά όσο και με ανόργανα οξέα.

Νιτρικά άλατα κυτταρίνης. Κατά την επεξεργασία της κυτταρίνης με ένα μείγμα συμπυκνωμένων νιτρικών και θειικών οξέων (μίγμα νιτροποίησης), σχηματίζονται νιτρικές κυτταρίνες. Ανάλογα με τις συνθήκες αντίδρασης και την αναλογία των αντιδρώντων, ένα προϊόν μπορεί να ληφθεί με δύο (δινιτρικές) ή τρεις (τρινιτρικές) ομάδες υδροξυλίου

Λήψη κυτταρίνης. Ένα παράδειγμα σχεδόν καθαρής κυτταρίνης είναι το βαμβάκι, που λαμβάνεται από εξευγενισμένο βαμβάκι. Ο κύριος όγκος της κυτταρίνης απομονώνεται από το ξύλο, στο οποίο περιέχεται μαζί με άλλες ουσίες. Η πιο διαδεδομένη μέθοδος παραγωγής κυτταρίνης στη χώρα μας είναι η λεγόμενη μέθοδος θειώδους. Σύμφωνα με αυτή τη μέθοδο, το τεμαχισμένο ξύλο παρουσία διαλύματος υδροθειώδους ασβεστίου ή υδροθειώδους νατρίου θερμαίνεται σε αυτόκλειστα σε πίεση 0,5-0,6 MPa και θερμοκρασία 150 °C. Σε αυτή την περίπτωση, όλες οι άλλες ουσίες καταστρέφονται και η κυτταρίνη απελευθερώνεται σε σχετικά καθαρή μορφή. Πλένεται με νερό, στεγνώνει και αποστέλλεται για περαιτέρω επεξεργασία, κυρίως για την παραγωγή χαρτιού.

Η χρήση της κυτταρίνης. Η κυτταρίνη χρησιμοποιείται από τον άνθρωπο από πολύ αρχαίους χρόνους. Η εφαρμογή του είναι πολύ διαφορετική. Από κυτταρίνη κατασκευάζονται πολυάριθμες τεχνητές ίνες, πολυμερικές μεμβράνες, πλαστικά, σκόνη χωρίς καπνό, βερνίκια. Μεγάλη ποσότητα χαρτοπολτού πηγαίνει στην παραγωγή χαρτιού. Τα προϊόντα εστεροποίησης κυτταρίνης έχουν μεγάλη σημασία. Έτσι, για παράδειγμα, από οξική κυτταρίνηλαμβάνουν οξικό μετάξι. Για να γίνει αυτό, η τριακετυλοκυτταρίνη διαλύεται σε ένα μείγμα διχλωρομεθανίου και αιθανόλης. Το προκύπτον παχύρρευστο διάλυμα ωθείται μέσω των κλωστών - μεταλλικών καλυμμάτων με πολλές οπές. Λεπτοί πίδακες διαλύματος κατεβαίνουν στον άξονα, μέσω του οποίου ο θερμός αέρας διέρχεται αντίθετα. Ως αποτέλεσμα, ο διαλύτης εξατμίζεται και η τριακετυλοκυτταρίνη απελευθερώνεται με τη μορφή μακριών νημάτων, από τα οποία παράγεται οξικό μετάξι με κλώση.Η οξική κυτταρίνη χρησιμοποιείται επίσης για την παραγωγή άκαυστου φιλμ και οργανικού γυαλιού που μεταδίδει τις υπεριώδεις ακτίνες.

Τρινιτροκυτταρίνη(πυροξυλίνη) χρησιμοποιείται ως εκρηκτικό και για την παραγωγή σκόνης χωρίς καπνό. Για να γίνει αυτό, η τρινιτροκυτταρίνη διαλύεται σε οξικό αιθυλεστέρα ή ακετόνη. Μετά την εξάτμιση των διαλυτών, η συμπαγής μάζα συνθλίβεται και λαμβάνεται σκόνη χωρίς καπνό. Ιστορικά, ήταν το πρώτο πολυμερές από το οποίο κατασκευάστηκε ένα βιομηχανικό πλαστικό, το celluloid. Προηγουμένως, η πυροξυλίνη χρησιμοποιήθηκε για την κατασκευή φιλμ και φωτογραφικών φιλμ και βερνικιών. Το κύριο μειονέκτημά του είναι η εύκολη αναφλεξιμότητα με το σχηματισμό τοξικών οξειδίων του αζώτου.

Δινιτροκυτταρίνη(κολλοξιλίνη) χρησιμοποιείται επίσης για τη λήψη κολλώδιο.Για τους σκοπούς αυτούς, διαλύεται σε ένα μείγμα αλκοόλης και αιθέρα. Μετά την εξάτμιση των διαλυτών, σχηματίζεται ένα πυκνό φιλμ - κολλίδιο, που χρησιμοποιείται στην ιατρική. Η δνιτροκυτταρίνη χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή πλαστικών ζελατίνη.Λαμβάνεται με σύντηξη δι-νιτροκυτταρίνης με καμφορά.

Βρίσκεται στη φύση και στο ανθρώπινο σώμα. Η κυτταρίνη είναι το κύριο μέρος των τοιχωμάτων των φυτών. Η σχετικά καθαρή κυτταρίνη είναι ίνες βαμβακιού, γιούτας και κάνναβης. Το ξύλο περιέχει 40 έως 50% κυτταρίνη, το άχυρο - 30%. Η φυτική κυτταρίνη χρησιμεύει ως θρεπτικό συστατικό για τα φυτοφάγα ζώα, τα οποία έχουν ένζυμα διάσπασης ινών στο σώμα τους. Η κυτταρίνη, όπως και το άμυλο, σχηματίζεται στα φυτά κατά τη φωτοσύνθεση. Είναι το κύριο συστατικό του κελύφους των φυτικών κυττάρων. εξ ου και το όνομά του - κυτταρίνη ("cellulus" - κύτταρο).Οι ίνες βαμβακιού είναι σχεδόν καθαρή κυτταρίνη (έως και 98%). Οι ίνες λιναριού και κάνναβης αποτελούνται επίσης κυρίως από κυτταρίνη. Το ξύλο του περιέχει περίπου 50 %.

συμπέρασμα

Η βιολογική σημασία των υδατανθράκων είναι πολύ υψηλή:

1. Οι υδατάνθρακες επιτελούν πλαστική λειτουργία, συμμετέχουν δηλαδή στην κατασκευή οστών, κυττάρων, ενζύμων. Αποτελούν 2-3% κατά βάρος.

2. Οι υδατάνθρακες εκτελούν δύο κύριες λειτουργίες: κατασκευή και ενέργεια. Η κυτταρίνη σχηματίζει τα τοιχώματα των φυτικών κυττάρων. Ο σύνθετος πολυσακχαρίτης χιτίνη είναι το κύριο δομικό συστατικό του εξωσκελετού των αρθροπόδων. Η χιτίνη εκτελεί επίσης μια δομική λειτουργία στους μύκητες.

3. Οι υδατάνθρακες είναι το κύριο ενεργειακό υλικό (βλ.). Κατά την οξείδωση 1 γραμμαρίου υδατανθράκων, απελευθερώνονται 4,1 kcal ενέργειας και 0,4 νερό. Το άμυλο στα φυτά και το γλυκογόνο στα ζώα αποθηκεύονται στα κύτταρα και χρησιμεύουν ως ενεργειακό απόθεμα.

4. Το αίμα περιέχει (0,1-0,12%) γλυκόζη. Η οσμωτική πίεση του αίματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση της γλυκόζης.

5. Η πεντόζη (ριβόζη και δεοξυριβόζη) εμπλέκονται στο σχηματισμό του ΑΤΡ.

Οι υδατάνθρακες κυριαρχούν στην καθημερινή διατροφή των ανθρώπων και των ζώων. Τα ζώα λαμβάνουν άμυλο, φυτικές ίνες, σακχαρόζη. Τα σαρκοφάγα παίρνουν γλυκογόνο από το κρέας.

καθημερινή ανθρώπινη ανάγκησε σάκχαρα είναι περίπου 500 γραμμάρια, αλλά αναπληρώνεται κυρίως λόγω του αμύλου που περιέχει το ψωμί, οι πατάτες, τα ζυμαρικά. Με μια ισορροπημένη διατροφή, η ημερήσια δόση σακχαρόζης δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 75 γραμμάρια (12 - 14 τυπικά κομμάτια ζάχαρης, συμπεριλαμβανομένης αυτής που χρησιμοποιείται για το μαγείρεμα).

Επιπλέον, οι υδατάνθρακες διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη σύγχρονη βιομηχανία - οι τεχνολογίες και τα προϊόντα που χρησιμοποιούν υδατάνθρακες δεν μολύνουν το περιβάλλον, δεν το βλάπτουν.

Εφαρμογές.

Συνημμένο 1:

Παράρτημα 2

Ιστορία ανακάλυψης και παραγωγήςζάχαρη από παντζάρια

Η Ινδία θεωρείται η γενέτειρα του ζαχαροκάλαμου (η λέξη "ζάχαρη" "γεννήθηκε" επίσης από την Ινδία: "σαχάρα" στη γλώσσα ενός από τους αρχαίους λαούς της χερσονήσου σήμαινε αρχικά απλώς "άμμος" και στη συνέχεια - "κοκκοποιημένη" ζάχαρη"). Από την Ινδία, αυτό το φυτό μεταφέρθηκε στην Αίγυπτο και την Περσία. από εκεί, μέσω της Βενετίας, ήρθε η ζάχαρη στις ευρωπαϊκές χώρες. Για πολύ καιρό ήταν πολύ ακριβό και θεωρούνταν πολυτέλεια.

Τα παντζάρια καλλιεργούνταν από τα αρχαία χρόνια. Στην αρχαία Ασσυρία και τη Βαβυλώνα, τα παντζάρια καλλιεργούνταν ήδη από 1,5 χιλιάδες χρόνια π.Χ. Οι καλλιεργούμενες μορφές τεύτλων είναι γνωστές στη Μέση Ανατολή από τον 8ο-6ο αιώνα. ΠΡΟ ΧΡΙΣΤΟΥ. Και στην Αίγυπτο, τα παντζάρια χρησίμευαν ως κύρια τροφή των σκλάβων. Έτσι, από άγριες μορφές τεύτλων, χάρη στην κατάλληλη επιλογή, δημιουργήθηκαν σταδιακά ποικιλίες κτηνοτροφικών, επιτραπέζιων και λευκών τεύτλων. Από τις λευκές ποικιλίες επιτραπέζιων τεύτλων εκτράφηκαν οι πρώτες ποικιλίες ζαχαρότευτλων.

Η εμφάνιση μιας νέας εναλλακτικής του ζαχαροκάλαμου, της σακχαρόζης, συνδέεται από τους ιστορικούς της επιστήμης με την ανακάλυψη ορόσημο του Γερμανού επιστήμονα-χημικού, μέλους της Πρωσικής Ακαδημίας Επιστημών A.S. Margraf (1705-1782). Σε μια έκθεση σε μια συνάντηση της Ακαδημίας Επιστημών του Βερολίνου το 1747, περιέγραψε τα αποτελέσματα των πειραμάτων για τη λήψη κρυσταλλικής ζάχαρης από τα παντζάρια.

Η ζάχαρη που προέκυψε, σύμφωνα με τον Marggraf, δεν ήταν κατώτερη σε γεύση από τη ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο. Ωστόσο, ο Marggraf δεν είδε ευρείες προοπτικές για την πρακτική εφαρμογή της ανακάλυψής του.

Περαιτέρω στη μελέτη και μελέτη αυτής της ανακάλυψης πήγε ένας μαθητής του Marggraf - F.K. Achard (1753-1821). Από το 1784, έχει αναλάβει ενεργά τη βελτίωση, την περαιτέρω ανάπτυξη και την εφαρμογή της ανακάλυψης του δασκάλου του.

Ο Achard κατάλαβε πολύ καλά ότι μια από τις πιο σημαντικές προϋποθέσεις για την επιτυχία μιας νέας, πολλά υποσχόμενης επιχείρησης είναι η βελτίωση της πρώτης ύλης - τεύτλων, δηλ. αυξάνοντας την περιεκτικότητά του σε ζάχαρη. Ήδη το 1799 τα έργα του Achard στέφθηκαν με επιτυχία. Εμφανίστηκε ένας νέος κλάδος καλλιεργημένων τεύτλων - ζαχαρότευτλα. Το 1801, στο κτήμα του στο Kucerne (Σιλεσία), ο Achard έχτισε ένα από τα πρώτα εργοστάσια ζάχαρης στην Ευρώπη, όπου κατέκτησε την παραγωγή ζάχαρης από τεύτλα.

Μια επιτροπή που εστάλη από την Ακαδημία Επιστημών του Παρισιού διεξήγαγε έρευνα στο εργοστάσιο Akhard και κατέληξε στο συμπέρασμα ότι η παραγωγή ζάχαρης από τεύτλα είναι ασύμφορη.

Μόνο οι μόνοι Άγγλοι βιομήχανοι εκείνη την εποχή, που ήταν μονοπωλητές στην παραγωγή και πώληση ζάχαρης από ζαχαροκάλαμο, είδαν έναν σοβαρό ανταγωνιστή στα ζαχαρότευτλα και πολλές φορές πρόσφεραν στον Achard μεγάλα ποσά με την προϋπόθεση ότι θα αρνηθεί να εκτελέσει το έργο του και να δηλώσει δημόσια την ματαιότητα της παραγωγής ζάχαρης από τεύτλα.

Αλλά ο Achard, που πίστευε ακράδαντα στις προοπτικές του νέου εργοστασίου ζάχαρης, δεν συμβιβάστηκε.Από το 1806, η Γαλλία εγκατέλειψε την παραγωγή ζάχαρης από ζαχαροκάλαμο και στράφηκε στη ζάχαρη από τεύτλα, η οποία με τον καιρό έγινε όλο και πιο διαδεδομένη. Ο Ναπολέων έδωσε μεγάλη υποστήριξη σε όσους έδειχναν την επιθυμία να καλλιεργήσουν παντζάρια και να παράγουν ζάχαρη από αυτά, γιατί. είδε στην ανάπτυξη μιας νέας βιομηχανίας τη δυνατότητα της ταυτόχρονης ανάπτυξης της γεωργίας και της βιομηχανίας

Μια παλιά ρωσική μέθοδος για τη λήψη ζάχαρης από φυτά που περιέχουν σακχαρόζη

Αυτή η απλή μέθοδος λήψης ζάχαρης έχει σχεδιαστεί ειδικά για οικιακή χρήση. Η μέθοδος περιέχει στοιχεία παλιών ρωσικών συνταγών για τη λήψη ζάχαρης, συμπεριλαμβανομένων των μεθόδων που προτάθηκαν το 1850-1854 από τον μηχανικό Tolpygin. Πρώτες ύλες για την παραγωγή ζάχαρης είναι τα φυτά - σακχαρόζη που περιέχουν σακχαρόζη. Για να αποκτήσετε ζάχαρη, θα πρέπει να χρησιμοποιήσετε μούρα, φρούτα, λαχανικά με την υψηλότερη περιεκτικότητα σε ζάχαρη, δηλ. ο πιο γλυκός.

Η σειρά για τη λήψη ζάχαρης είναι η εξής:

1. Άλεσμα προϊόντων.

2. Λήψη χυμού.

3. Διαχωρισμός από ακαθαρσίες.

4. Συμπύκνωση του χυμού σε σιρόπι.

5. Εκχύλιση κρυσταλλικής ζάχαρης.

Πρώτο στάδιο: Έτσι, η μετατροπή ενός προϊόντος που περιέχει ζάχαρη σε ζάχαρη βασίζεται στην εξαγωγή χυμού από αυτό.

Αν χρησιμοποιείτε τρυφερά φρούτα (άγριες φράουλες, φράουλες και άλλα μούρα), τότε αρκεί να τα ζυμώσετε. Εάν είναι, για παράδειγμα, βερίκοκα, ροδάκινα, τότε πρέπει να σπάσουν, να αφαιρεθούν τα κόκαλα. Εάν χρησιμοποιείται καρπούζι ή πεπόνι, τότε το περιεχόμενο του καρπού αφαιρείται από το κέλυφος και απελευθερώνεται από τους σπόρους. Συνιστώνται επίσης φρεσκοκομμένα μούρα, τα φρούτα πρέπει να διατηρηθούν για 2-3 ώρες πριν για να αυξηθεί η απόδοση του χυμού. Εάν πρόκειται για ζαχαρότευτλα, μήλα ή καρότα κ.λπ., το προϊόν θρυμματίζεται σε ροκανίδια. Όσο πιο λεπτό και μακρύ είναι το τσιπς, τόσο περισσότεροι είναι οι παράγοντες που ευνοούν την αποσακχαροποίησή του. Συνιστώνται καλά τσιπς με πλάτος λωρίδας 2-3 mm και πάχος 1-1,5 mm.

Δεύτερη φάση: Το θρυμματισμένο προϊόν γεμίζεται με νερό μέχρι να καλυφθεί πλήρως και βράζεται σε θερμοκρασία 70-72 ° C. Εάν η θερμοκρασία είναι κάτω από 70°C, τότε τα πιθανά μικρόβια δεν σκοτώνονται, αν είναι πάνω από 72°C, τότε τα τσιπς αρχίζουν να μαλακώνουν.

Χρόνος ψησίματος 45-60 λεπτά με ανακάτεμα με ξύλινη σπάτουλα. Η ζάχαρη από τα πατατάκια μετατρέπεται σε νερό, το οποίο γίνεται χυμός. Τα ροκανίδια μετά την εξαγωγή ζάχαρης από αυτό ονομάζονται πολτός. Ο χυμός στύβεται από τον πολτό και ο πολτός αφαιρείται.

Τρίτο στάδιο: Ο χυμός που προκύπτει έχει σκούρο χρώμα και υψηλή περιεκτικότητα σε ακαθαρσίες. Ο σκούρος χρωματισμός, εάν αφεθεί χωρίς επεξεργασία, στη συνέχεια μεταφέρεται στους κρυστάλλους ζάχαρης. Εάν εξατμίσετε νερό από το χυμό σε αυτό το στάδιο, θα πάρετε ζάχαρη, αλλά θα έχει τη γεύση του αρχικού προϊόντος, το χρώμα και τη μυρωδιά του. Ο χυμός είναι όξινος, επομένως πρέπει να εξουδετερωθεί. Εάν δεν γίνει αυτό, ο χυμός θα αφρίσει έντονα κατά την εξάτμιση και έτσι θα περιπλέξει αυτή τη διαδικασία. Ο φθηνότερος τρόπος καθαρισμού του χυμού είναι η επεξεργασία του με καμένο σβησμένο ασβέστη SA (OH) 2 . Στον χυμό, που θερμαίνεται στους 80-90 ° C, προσθέστε ασβέστη (σε ακραίες περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ασβέστη δόμησης). Για 10 λίτρα χυμού απαιτείται περίπου 0,5 κιλό λάιμ. Το λάιμ πρέπει να προστίθεται σταδιακά, ανακατεύοντας συνεχώς το χυμό. Αφήστε το διάλυμα να σταθεί για 10 λεπτά. Στη συνέχεια, για να κατακρημνιστεί ο ασβέστης, πρέπει να περάσει μέσα από το χυμό διοξείδιο του άνθρακα CO 2. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διοξείδιο του άνθρακα από δοχεία για σιφώνια οικιακής χρήσης (για λήψη ανθρακούχου νερού), βιομηχανικές φιάλες αερίου για κορεστές ή από πυροσβεστήρες της σειράς OU και OVP. Το αέριο από ένα κάνιστρο τροφοδοτείται μέσω ενός σωλήνα στο κάτω μέρος του δοχείου με ζεστό χυμό. Στο τέλος του σωλήνα, θα πρέπει να εγκαταστήσετε έναν ψεκαστήρα (διαχύτη) με πολλές μικρές οπές για πιο αποτελεσματική χρήση του αερίου. Ένα ακόμη καλύτερο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί με την ταυτόχρονη ανάδευση του διαλύματος. Ο καλός ψεκασμός αερίου εγγυάται υψηλό ρυθμό χρήσης του αερίου και συντομεύει το χρόνο διεργασίας (περίπου 10 λεπτά). Το διάλυμα πρέπει να καθιζάνει και μετά να διηθείται. Πιο αποτελεσματικά είναι τα φίλτρα που χρησιμοποιούν ενεργό άνθρακα ή οστέινο άνθρακα. Αλλά σε ακραίες περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα υφασμάτινο φίλτρο.

Για το τελικό ξεκαθάρισμα του χυμού και την αφαίρεση της μυρωδιάς των πρώτων υλών, προτείνω μια ρωσική δοκιμασμένη μέθοδο. Το διοξείδιο του θείου SO 2 πρέπει να περάσει μέσα από το χυμό. Είναι σημαντικό να γίνεται επεξεργασία με διοξείδιο του θείου λίγο πριν την εξάτμιση, γιατί. η δράση του αερίου επηρεάζει επίσης την εξάτμιση, η οποία συμβάλλει στο λιγότερο σκουρόχρωμο του σιροπιού. Είναι απαραίτητο να υπάρχει θείο. Το θείο λιώνει όταν θερμαίνεται και αναμιγνύεται με αέρα, σχηματίζεται διοξείδιο του θείου. Οι παλιοί δάσκαλοι χρησιμοποιούσαν δύο ερμητικά αγγεία που συνδέονται με ένα σωλήνα. Στο ένα - νερό, στο άλλο θειάφι ήταν στρωμένο. Από το δοχείο με θείο ήρθε ο 2ος σωλήνας στον διαχύτη στο κάτω μέρος του δοχείου με χυμό. Όταν και τα δύο δοχεία θερμάνθηκαν, οι υδρατμοί, περνώντας μέσα από το σωλήνα, εκτόπισαν το διοξείδιο του θείου από το 2ο δοχείο και εισήλθαν στον διαχύτη. Ο διαχύτης μπορεί να ληφθεί το ίδιο.

Αυτό το σχέδιο μπορεί να απλοποιηθεί κάπως: πάρτε μόνο ένα δοχείο με θείο, συνδέστε έναν συμπιεστή ενυδρείου ή άλλη αντλία στον σωλήνα εισόδου του και φυσήξτε το αέριο που συσσωρεύεται στο δοχείο με θείο με αέρα. Ο καθαρισμός με αέριο πρέπει να πραγματοποιείται έως ότου ο χυμός διαυγαστεί πλήρως. Για να επιταχύνετε τη διαδικασία, είναι καλύτερα να ανακατεύετε τον χυμό ταυτόχρονα. Το διοξείδιο του θείου διαφεύγει χωρίς ίχνος από το διάλυμα σε ανοιχτό δοχείο, αλλά η εργασία πρέπει να γίνεται σε καλά αεριζόμενο χώρο.

Το διοξείδιο του θείου SO 2 είναι το καλύτερο αντισηπτικό. Διαβρώνει έντονα τα μεταλλικά σκεύη, επομένως πρέπει να χρησιμοποιούνται εμαγιέ. Ένα πολύ μεγάλο πλεονέκτημα αυτού του αερίου, το οποίο καλύπτει σε μεγάλο βαθμό τα μειονεκτήματά του, είναι η δυνατότητα να αφαιρεθεί πλήρως από το προϊόν. Όταν ένα προϊόν που έχει υποστεί επεξεργασία με διοξείδιο του θείου θερμαίνεται, το τελευταίο εξατμίζεται, χωρίς να αφήνει οσμή ή γεύση. Το αέριο χρησιμοποιείται ευρέως σε εργοστάσια κονσερβοποιίας για τη συντήρηση διαφόρων προϊόντων.

Το θείο μπορεί να αγοραστεί σε ένα κατάστημα υλικού ή ένα κατάστημα κηπουρικής και πωλείται εκεί ως "Garden Sulfur" - περιέχει 99,9% θείο. Εάν δεν καταφέρατε να βρείτε θείο, μην αποθαρρύνεστε. Η ζάχαρη σας δεν θα είναι τόσο λευκή, θα διατηρήσει την απόχρωση του αρχικού προϊόντος, αλλά δεν θα είναι χειρότερη από τη λευκή στη γεύση.

Τέταρτο στάδιο: Το επόμενο στάδιο είναι η πήξη του καθαρισμένου και αποχρωματισμένου χυμού σε σιρόπι. Είναι απαραίτητο να αφαιρέσετε μεγάλη ποσότητα νερού από τον χυμό. Ο καλύτερος τρόπος για να γίνει αυτό είναι να εξατμίσετε το ζουμί σε μια ρωσική εστία, σε χαμηλή φωτιά στη φωτιά, σε καμία περίπτωση να βράσετε το σιρόπι (για να αποφύγετε να σκουρύνει).

Στη διαδικασία της εξάτμισης το σιρόπι πήζει όλο και περισσότερο. Εάν ένα υπερκορεσμένο διάλυμα που δεν έχει κρυστάλλους ζάχαρης σπαρθεί με λίγα γραμμάρια ζάχαρης σε σκόνη, θα προκαλέσει το σχηματισμό νέων κρυστάλλων. Ο προσδιορισμός της στιγμής περιέλιξης στο διάλυμα σκόνης είναι πολύ σημαντικός και συνίσταται στην ακόλουθη απλούστερη μέθοδο: μια σταγόνα σιροπιού, στριμωγμένη ανάμεσα στα δάχτυλα, σχηματίζει ένα λεπτό νήμα (τρίχα) όταν απομακρύνονται και μετά έρχεται η στιγμή σποράς. Για 10 λίτρα σιρόπι, η ποσότητα του σπόρου θα είναι μισό κουταλάκι του γλυκού σκόνη. Εάν ξεκινήσετε λίγη σκόνη, τότε οι κρύσταλλοι της προκύπτουσας ζάχαρης θα είναι μεγάλοι, αν είναι πολύ - μικροί. Μια επαρκής ποσότητα κρυστάλλων σχηματίστηκε περίπου 10-15 λεπτά μετά τη σπορά. Περαιτέρω κρυστάλλωση πρέπει να πραγματοποιείται με συνεχή ψύξη και ανάδευση του προϊόντος,

Το προϊόν που προκύπτει ονομάζεται "mascupressure", περιέχει έως και 7-10% νερό και 50-60% κρυσταλλωμένη ζάχαρη και διακρυσταλλικό υγρό (μελάσα).

Πέμπτο στάδιο: Η επόμενη επέμβαση είναι ο διαχωρισμός των κρυστάλλων από τη μελάσα. Μετά το τέλος της κρυστάλλωσης, ολόκληρη η μάζα πρέπει να εκφορτωθεί σε ένα ύφασμα με κελί 0,3 mm, αναρτημένο από τις γωνίες σε έναν κόμπο πάνω από ένα δοχείο για την αποστράγγιση της μελάσας. Ταυτόχρονα, προσπαθήστε να αποσπάσετε τη μάζα. Για να αυξηθεί το ποσοστό απόδοσης ζάχαρης, η μελάσα είναι καλύτερο να επαναχρησιμοποιηθεί ως πρόσθετο στο σιρόπι.

Η ζάχαρη μετά την αποστράγγιση της μελάσας παίρνει κιτρινωπό χρώμα. Στη συνέχεια, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μέθοδο του space bar, η οποία αποδείχθηκε εξαιρετική το 1854 και προτάθηκε από τον μηχανικό Tolpygin. Αυτή η μέθοδος, που εισήχθη στη Ρωσία, εξαπλώθηκε γρήγορα στην παγκόσμια βιομηχανία ζάχαρης και ονομάστηκε "ρωσική". Τώρα η μέθοδος έχει ξεχαστεί αδικαιολόγητα. Συνίσταται στον ατμό του μασεκιού με ατμό και σας επιτρέπει να πάρετε λευκή ζάχαρη υψηλής ποιότητας. Το πανί με τη ζάχαρη πρέπει να δένεται σφιχτά σε μια λεκάνη με μικρή ποσότητα βραστό νερό. Ο ατμός, που φουσκώνει, θα περάσει από τη ζάχαρη, καθαρίζοντας την από τη λευκή μελάσα. Η λευκή ζάχαρη που προκύπτει, ακόμη και όταν είναι υγρή στην αφή, θα πήξει κατά την αποθήκευση και θα μετατραπεί σε συμπαγή σβώλο. Επομένως, πριν από τη μακροχρόνια αποθήκευση, η ζάχαρη πρέπει να στεγνώσει.

Χαρακτηριστικά παραγωγής ζάχαρης

Η παραγωγή ζάχαρης αναφέρεται σε μηχανοποιημένη παραγωγή συνεχούς γραμμής με υψηλό επίπεδο αυτοματοποίησης των κύριων διεργασιών.

Η ιδιαιτερότητα της εδαφικής θέσης των εργοστασίων ζάχαρης είναι η άκαμπτη σύνδεσή τους με την έκταση των ζαχαρότευτλων, καθώς η μεταφορά ζαχαρότευτλων σε μεγάλες αποστάσεις είναι οικονομικά αναποτελεσματική. Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα εργοστάσια ζάχαρης έχουν τις δικές τους σπαρμένες εκτάσεις που βρίσκονται ακριβώς κοντά στην επιχείρηση. Τα απόβλητα της βιομηχανίας ζάχαρης (πολτός, βάρδος, λάσπη αφόδευσης) μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως λίπασμα, σε ορισμένες περιπτώσεις - ως ζωοτροφή.

Παράρτημα 3

Οι υδατάνθρακες είναι η πιο σημαντική πηγή ενέργειας του σώματος

Από όλες τις τροφικές ουσίες που καταναλώνει ο άνθρωπος, οι υδατάνθρακες είναι αναμφίβολα η κύρια πηγή ενέργειας. Κατά μέσο όρο, αντιπροσωπεύουν το 50 έως 70% της ημερήσιας θερμιδικής πρόσληψης. Παρά το γεγονός ότι ένα άτομο καταναλώνει σημαντικά περισσότερους υδατάνθρακες από λίπη και πρωτεΐνες, τα αποθέματά τους στο σώμα είναι μικρά. Αυτό σημαίνει ότι η παροχή τους στον οργανισμό πρέπει να είναι τακτική.

Οι κύριοι υδατάνθρακες στα τρόφιμα είναι τα σύνθετα σάκχαρα, οι λεγόμενοι πολυσακχαρίτες: άμυλο και γλυκογόνο, κατασκευασμένα από μεγάλο αριθμό υπολειμμάτων γλυκόζης. Η ίδια η γλυκόζη βρίσκεται σε μεγάλες ποσότητες στα σταφύλια και στα γλυκά φρούτα. Εκτός από γλυκόζη, το μέλι και τα φρούτα περιέχουν σημαντικές ποσότητες φρουκτόζης. Η κανονική ζάχαρη, που αγοράζουμε στα καταστήματα, αναφέρεται σε δισακχαρίτες, αφού το μόριο της είναι κατασκευασμένο από υπολείμματα γλυκόζης και φρουκτόζης. Το γάλα και τα γαλακτοκομικά προϊόντα περιέχουν μεγάλες ποσότητες λιγότερο γλυκιάς, ζάχαρης γάλακτος - λακτόζη, η οποία μαζί με τη γλυκόζη περιλαμβάνει και τον μονοσακχαρίτη γαλακτόζη.

Η ανάγκη για υδατάνθρακες εξαρτάται σε πολύ μεγάλο βαθμό από την ενεργειακή δαπάνη του οργανισμού. Κατά μέσο όρο, σε έναν ενήλικο άνδρα που ασχολείται κυρίως με πνευματική ή ελαφριά σωματική εργασία, η ημερήσια απαίτηση σε υδατάνθρακες κυμαίνεται από 300 έως 500 g. Σε χειρώνακτες εργάτες και αθλητές, είναι πολύ υψηλότερη. Σε αντίθεση με τις πρωτεΐνες και, ως ένα βαθμό, τα λίπη, η ποσότητα των υδατανθράκων στις δίαιτες μπορεί να μειωθεί σημαντικά χωρίς να βλάψει την υγεία. Όσοι θέλουν να χάσουν βάρος πρέπει να το προσέξουν αυτό: Οι υδατάνθρακες είναι κυρίως ενεργειακής αξίας. Κατά την οξείδωση 1 g υδατανθράκων στο σώμα, απελευθερώνονται 4,0 - 4,2 kcal. Επομένως, σε βάρος τους, είναι πιο εύκολο να ρυθμίσετε την πρόσληψη θερμίδων.

Ποιες τροφές πρέπει να θεωρούνται οι κύριες πηγές υδατανθράκων;Πολλές φυτικές τροφές είναι οι πιο πλούσιες σε υδατάνθρακες: ψωμί, δημητριακά, ζυμαρικά, πατάτες. Ο καθαρός υδατάνθρακας είναι η ζάχαρη. Το μέλι, ανάλογα με την προέλευση, περιέχει 70-80% μονο- και δισακχαρίτες. Η υψηλή γλυκύτητά του οφείλεται στη σημαντική περιεκτικότητα σε φρουκτόζη, οι γλυκές ιδιότητες της οποίας είναι περίπου 2,5 φορές υψηλότερες από τη γλυκόζη και 1,5 φορές υψηλότερες από τη σακχαρόζη. Τα γλυκά, τα γλυκά, τα κέικ, οι μαρμελάδες, το παγωτό και άλλα γλυκά είναι οι πιο ελκυστικές πηγές υδατανθράκων και αποτελούν αναμφισβήτητο κίνδυνο για τα άτομα που παχαίνουν. Ένα ιδιαίτερο χαρακτηριστικό αυτών των προϊόντων είναι η υψηλή περιεκτικότητά τους σε θερμίδες και η χαμηλή περιεκτικότητα σε βασικούς διατροφικούς παράγοντες.

Η ομάδα των υδατανθράκων γειτνιάζει στενά με τις ουσίες που βρίσκονται στα περισσότερα φυτικά προϊόντα, που απορροφώνται ελάχιστα από το ανθρώπινο σώμα - φυτικές ίνες και πηκτίνες.

Οι πιο σημαντικές πηγές υδατανθράκων

Προϊόντα
ψωμί σικάλεως
σταρένιο ψωμί
Είδος σίκαλης
Σημιγδάλι
Πατάτα
λευκό λάχανο
Σταφύλι

Παράρτημα 4

Κυτταρίνηείναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελεί μέρος των ογκωδών μεμβρανών των φυτικών κυττάρων. Μεγάλες ποσότητες του βρίσκονται σε πολλά λαχανικά, φρούτα, φύλλα και μίσχους φυτών. Μόνο ένα μικρό μέρος της ίνας μπορεί να αφομοιωθεί στο ανθρώπινο σώμα υπό την επίδραση μικροοργανισμών στα έντερα. Ως εκ τούτου, οι φυτικές ίνες και οι πηκτίνες διέρχονται κυρίως από το γαστρεντερικό σωλήνα αμετάβλητες. Αλλά παίζουν σημαντικό ρόλο - οι μάζες των τροφίμων κινούνται πιο γρήγορα κατά μήκος των εντέρων. Εξαιτίας αυτού, σε όσους θέλουν να χάσουν βάρος συνιστάται να τρώνε πολλά λαχανικά και φρούτα. Μεγάλες ποσότητες ουσιών έρματος βρίσκονται στο ψωμί ολικής αλέσεως, όπως ήδη αναφέρθηκε, σε διάφορα λαχανικά, φρούτα, ιδιαίτερα παντζάρια, καρότα και δαμάσκηνα.

βιβλιογραφικές αναφορές

1. Οργανική χημεία: Εκπαιδευτική έκδοση για 10 κύτταρα. μέσος όρος σχολείο - Μόσχα, Διαφωτισμός, 1993

2. Ηλεκτρονική Εγκυκλοπαίδεια Κυρίλλου και Μεθοδίου, 2004

3. Εγχειρίδιο για μαθητές, Τόμος Β', Αμφορέας, 2002

4. Ιστότοποι: μηχανές αναζήτησης www. νίγμα. en, www. περιπλανώμενος υποκείμενο. en.

5. Βιολογία. Εισαγωγή στη γενική βιολογία και οικολογία. Βαθμός 9 (2003). Bustard A.A.

Παρόμοια Έγγραφα

Οργανική ύλη που περιέχει άνθρακα, οξυγόνο και υδρογόνο. Ο γενικός τύπος για τη χημική σύνθεση των υδατανθράκων. Δομή και χημικές ιδιότητες μονοσακχαριτών, δισακχαριτών και πολυσακχαριτών. Οι κύριες λειτουργίες των υδατανθράκων στο ανθρώπινο σώμα.

παρουσίαση, προστέθηκε 23/10/2016


Τύπος υδατανθράκων, ταξινόμηση τους. Οι κύριες λειτουργίες των υδατανθράκων. Σύνθεση υδατανθράκων από φορμαλδεΰδη. Ιδιότητες μονοσακχαριτών, δισακχαριτών, πολυσακχαριτών. Υδρόλυση αμύλου με τη δράση ενζύμων που περιέχονται στη βύνη. Αλκοολική και γαλακτική ζύμωση.

παρουσίαση, προστέθηκε 20/01/2015


Γενικά χαρακτηριστικά, ταξινόμηση και ονοματολογία μονοσακχαριτών, δομή των μορίων τους, στερεοϊσομέρεια και διαμορφώσεις. Φυσικές και χημικές ιδιότητες, οξείδωση και αναγωγή γλυκόζης και φρουκτόζης. Σχηματισμός οξιμών, γλυκοσιδών και χηλικών συμπλοκών.

θητεία, προστέθηκε 24/08/2014


Η δομή των υδατανθράκων. Ο μηχανισμός διαμεμβρανικής μεταφοράς γλυκόζης και άλλων μονοσακχαριτών στο κύτταρο. Μονοσακχαρίτες και ολιγοσακχαρίτες. Ο μηχανισμός απορρόφησης των μονοσακχαριτών στο έντερο. Φωσφορυλίωση της γλυκόζης. Αποφωσφορυλίωση της 6-φωσφορικής γλυκόζης. Σύνθεση γλυκογόνου.

παρουσίαση, προστέθηκε 22/12/2014


Ταξινόμηση των υδατανθράκων (μονοσακχαρίτες, ολιγοσακχαρίτες, πολυσακχαρίτες) ως τις πιο κοινές οργανικές ενώσεις. Χημικές ιδιότητες της ουσίας, ο ρόλος της στη διατροφή ως κύρια πηγή ενέργειας, χαρακτηριστικά και θέση της γλυκόζης στη ζωή του ανθρώπου.

περίληψη, προστέθηκε 20/12/2010


Ο γενικός τύπος των υδατανθράκων, η πρωταρχική βιοχημική σημασία τους, η επικράτηση στη φύση και ο ρόλος τους στην ανθρώπινη ζωή. Τύποι υδατανθράκων κατά χημική δομή: απλοί και σύνθετοι (μονο- και πολυσακχαρίτες). Το προϊόν της σύνθεσης υδατανθράκων από φορμαλδεΰδη.

δοκιμή, προστέθηκε στις 24/01/2011


Οι υδατάνθρακες είναι υδρογονάνθρακες. Οι απλούστεροι υδατάνθρακες ονομάζονται μονοσακχαρίτες και κατά την υδρόλυση των οποίων σχηματίζονται δύο μόρια μονοσακχαριτών, ονομάζονται δισακχαρίτες. Ένας κοινός μονοσακχαρίτης είναι η D-γλυκόζη. Ο μετασχηματισμός των υδατανθράκων - επιμερισμός.

περίληψη, προστέθηκε 02/03/2009


περίληψη, προστέθηκε 21/02/2009


Η έννοια των ετεροκυκλικών ενώσεων, η ουσία και τα χαρακτηριστικά τους, οι βασικές χημικές ιδιότητες και ο γενικός τύπος. Ταξινόμηση ετεροκυκλικών ενώσεων, ποικιλίες, διακριτικά χαρακτηριστικά και μέθοδοι παρασκευής. Αντιδράσεις ηλεκτροφιλικής υποκατάστασης.

περίληψη, προστέθηκε 21/02/2009


Η μελέτη της δομής, της ταξινόμησης και των φυσικοχημικών ιδιοτήτων των υδατανθράκων. Ο ρόλος των μονοσακχαριτών στη διαδικασία της αναπνοής και της φωτοσύνθεσης. Ο βιολογικός ρόλος της φρουκτόζης και της γαλακτόζης. Φυσιολογικός ρόλος της αλδόζης ή της κετόζης. Φυσικές και χημικές ιδιότητες μονοσακχαριτών.

Ταξινόμηση υδατανθράκων.

Υδατάνθρακες

Μονοσακχαρίτες Δισακχαρίτες Πολυσακχαρίτες

Γλυκόζη Σακχαρόζη Κυτταρίνη

Άμυλο μαλτόζης φρουκτόζης

Γλυκογόνο ριβόζης λακτόζης

Δεοξυριβόζη

Εγώ. Μονοσακχαρίτες- απλοί υδατάνθρακες, με τύπο ( O) n .

Ανάλογα με τον αριθμό των ατόμων άνθρακα στο μόριο, οι μονοσακχαρίτες ονομάζονται τριόζες (3 άτομα), τετρόζες (4 άτομα). πεντόζες (5 άτομα) - ριβόζη, δεοξυριβόζη. και εξόζες (6 άτομα C) - γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη.

Η γλυκόζη βρίσκεται στο αίμα (0,1-0,12%) και χρησιμεύει ως η κύρια πηγή ενέργειας για τα κύτταρα και τους ιστούς του σώματος. Η ριβόζη και η δεοξυριβόζη είναι συστατικά των νουκλεϊκών οξέων και του ATP.

II. δισακχαρίτες(ολιγοσακχαρίτες) - σάκχαρα που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του συνδυασμού δύο μονοσακχαριτών (εξόζες), με την απώλεια ενός μορίου νερού.

Οι σημαντικότερες αυτής της ομάδας είναι: η σακχαρόζη (ζάχαρη από τεύτλα) και η μαλτόζη (ζάχαρη βύνης) στα φυτά και η λακτόζη στα ζώα (ζάχαρη γάλακτος).

Οι δισακχαρίτες περιλαμβάνουν βρώσιμη ζάχαρη που λαμβάνεται από ζαχαροκάλαμο. Αποτελείται από 1 μόριο γλυκόζης και 1 μόριο φρουκτόζης.

Οι μονοσακχαρίτες και οι δισακχαρίτες είναι πολύ διαλυτοί στο νερό και έχουν γλυκιά γεύση.

III. Πολυσακχαρίτες- σύνθετοι υδατάνθρακες που σχηματίζονται από πολλούς μονοσακχαρίτες.

Γενικός τύπος ()n. Τα πιο σημαντικά βιολογικά είναι: άμυλο, γλυκογόνο, κυτταρίνη, χιτίνη. Οι πολυσακχαρίτες είναι βιοπολυμερή, αδιάλυτα στο νερό, δεν έχουν γλυκιά γεύση.

Εκτός από τους πολυσακχαρίτες που αποτελούνται από εξόζες, υπάρχουν πολύ πιο πολύπλοκα μακριά μόρια που περιέχουν αμίνη Ν (για παράδειγμα: γλυκοζαμίνη), η οποία μπορεί να ακετυλιωθεί (ακετυλογλυκοζαμίνη) ή να αντικατασταθεί από υπολείμματα θειικού ή φωσφορικού οξέος.

Αυτοί οι σύνθετοι πολυσακχαρίτες αντιπροσωπεύουν τις ακόλουθες ενώσεις:

ü ουδέτεροι πολυσακχαρίτεςπου περιέχει μόνο ακετυλογλυκοζαμίνη. Παράδειγμα: η χιτίνη είναι η υποστηρικτική ουσία των εντόμων και των καρκινοειδών.

ü όξινους βλεννοπολυσακχαρίτεςπου περιέχει υπολείμματα θειικού και άλλων οξέων στα μόρια. Παράδειγμα: ηπαρίνη.

ü βλεννοπρωτεΐνες(βλεννοειδή) και γλυκοπρωτεΐνες, είναι σύμπλοκα ακετυλογλυκοζαμίνης και άλλων υδατανθράκων με πρωτεΐνες. Παράδειγμα: ουσίες που αποτελούν μέρος του σάλιου και η έκκριση του γαστρικού βλεννογόνου, οι αλβουμίνες του αυγού και του ορού ανήκουν επίσης στις γλυκοπρωτεΐνες.

Ιδιότητες και λειτουργίες των υδατανθράκων:

1. Κατασκευή (δομική) -

ü αποτελούν μέρος του κελύφους των φυτικών κυττάρων (η κυτταρίνη σχηματίζει τα τοιχώματα των φυτικών κυττάρων) και αποτελούν τον υποστηρικτικό σκελετό των φυτών.

ü Η χιτίνη είναι το κύριο δομικό συστατικό του εξωτερικού σκελετού των αρθροπόδων. Η χιτίνη εκτελεί επίσης μια δομική λειτουργία στους μύκητες.

2. Συνάρτηση ενέργειας (απόθεμα) -

ü Οι υδατάνθρακες είναι η κύρια πηγή ενέργειας στα κύτταρα. Όταν οξειδώνεται, απελευθερώνεται 1 g γλυκόζης 17,6 kJενέργεια;

ü το άμυλο είναι η κύρια αποθεματική ουσία στα φυτά, το γλυκογόνο - στα ζώα. χρησιμεύει ως απόθεμα ενέργειας.

Λιπίδια.

Τα λιπίδια είναι εστέρες που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα μιας αντίδρασης συμπύκνωσης μεταξύ λιπαρών οξέων και κάποιου είδους αλκοόλης.

Μια αντίδραση συμπύκνωσης είναι μια αντίδραση κατά την οποία δύο ουσίες συνδυάζονται για να απελευθερώσουν ένα μόριο νερού.

Τα λιπίδια ονομάζονται μερικές φορές λίπη και οργανικές ενώσεις που μοιάζουν με λίπος, οι οποίες, μαζί με πρωτεΐνες και υδατάνθρακες, υπάρχουν απαραίτητα στα κύτταρα. Όλοι τους είναι υδροφόβοςενώσεις, δηλ. αδιάλυτο στο νερό, αλλά διαλυτό σε μη πολικούς οργανικούς διαλύτες (χλωροφόρμιο, βενζόλιο, αιθέρας, βενζίνη, ακετόνη κ.λπ.)

Είσοδος λιπιδίων στο κύτταρο:

ü στα φυτά συντίθενται σε κανάλια ER.

ü στα ζώα έρχονται με τροφή, διασπώνται και επανασυντίθενται στα δικά τους λίπη.

Ρύζι. Η δομή ενός απλού λιπιδίου

Λίπος περιέχεται στο γάλα όλων των θηλαστικών, σε μερικά έως και 40% (σε ένα θηλυκό δελφίνι). Σε ορισμένα φυτά, μεγάλη ποσότητα λίπους βρίσκεται στους σπόρους και στους καρπούς (ηλίανθος, καρύδι).

Ρύζι. Η δομή του ελαϊκού οξέος

Λιπίδια δενείναι πολυμερή, επειδή δεν αποτελούνται από επαναλαμβανόμενες μονάδες (μονομερή).

λιπιδικά συστατικά.

Λιπαρό οξύονομάζεται "λιπαρός" επειδή ορισμένα μέλη αυτής της σειράς είναι μέρος του λίπους. Ο γενικός τύπος έχει τη μορφή R-COOH, όπου το R είναι ένα άτομο υδρογόνου ή μια ρίζα του τύπου - CH 3, -C 2 H 5, κ.λπ.

Μια μακρά αλυσίδα ατόμων άνθρακα και υδρογόνου είναι υδρόφοβη ουρά υδρογονάνθρακα.

Μερικές φορές τα λιπαρά οξέα έχουν έναν ή περισσότερους διπλούς δεσμούς (C=C). Στην περίπτωση αυτή, ονομάζονται λιπαρά οξέα ακόρεστα . Εάν δεν υπάρχουν διπλοί δεσμοί, ονομάζονται οξέα πλούσιος .

Τα ακόρεστα λιπαρά οξέα λιώνουν σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το ελαϊκό οξύ, το κύριο συστατικό του ελαιολάδου, είναι υγρό σε συνηθισμένες θερμοκρασίες (T pl = 13,4 o C), ενώ το παλμιτικό και το στεατικό οξύ (T pl = 63,1 o ​​C και T pl = 69,6 o C) παραμένουν στερεά σε αυτές τις θερμοκρασίες .

Αλκοόλ.Τα περισσότερα λιπίδια είναι τριγλυκερίδια. Περιέχουν αλκοολική γλυκερίνη.

Εκτός από το λίπος, τα κύτταρα περιέχουν ουσίες που, όπως και τα λίπη, έχουν υδρόφοβες ιδιότητες. Αυτά είναι λιποειδή.

Λιποειδή(Ελληνικά "λίπος" - λίπος, "είδος" - άποψη) - ουσίες που μοιάζουν με λίπος στις οποίες αντικαθίσταται από 1 μόριο λιπαρού οξέος.

Ταξινόμηση λιπιδίων

Εστέρες λιπαρών οξέων και γλυκερόλης Στεροειδή

(περιλαμβάνει χοληστερόλη αλκοόλ)

Απλό σύνθετο

Τριγλυκερίδια Φωσφολιπίδια κεριού

Γλυκολιπίδια

Τριγλυκερίδιαείναι τα πιο κοινά λιπίδια που βρίσκονται στη φύση. Συνήθως χωρίζονται σε λίπη και έλαια, ανάλογα με το αν παραμένουν στερεά σε θερμοκρασία δωματίου (λίπη) ή είναι σε υγρή κατάσταση (έλαια). Το σημείο τήξης ενός λιπιδίου είναι όσο χαμηλότερο, τόσο υψηλότερο είναι το ποσοστό ακόρεστων λιπαρών οξέων σε αυτό.

Τα ζώα που ζουν σε ψυχρά κλίματα, όπως τα ψάρια από τις θάλασσες της Αρκτικής, περιέχουν συνήθως περισσότερες ακόρεστες τριακυλογλυκερόλες από εκείνα που ζουν στα νότια γεωγραφικά πλάτη. Επομένως, το σώμα τους παραμένει εύκαμπτο ακόμα και όταν η θερμοκρασία του περιβάλλοντος μειώνεται.

Κερί- εστέρες λιπαρών οξέων και πολυϋδρικών αλκοολών. Οι αδένες του δέρματος των ζώων είναι σε θέση να παράγουν κερί που προστατεύει το μαλλί και τα φτερά από το να βρέξουν. Οι μέλισσες κατασκευάζουν κηρήθρες από κερί. Στα φυτά, τα κεριά σχηματίζουν ένα προστατευτικό στρώμα στην επιφάνεια των καρπών και των φύλλων.

Φωσφολιπίδια- ενώσεις γλυκερίνης, λιπαρών οξέων και ενός υπολείμματος φωσφορικού οξέος.

Ρύζι. Η δομή ενός φωσφολιπιδίου.

Η φωσφορική κεφαλή είναι υδρόφιλη. Η ουρά είναι αδιάλυτη στο νερό.

Γλυκολιπίδιαενώσεις λιπιδίων και υδατανθράκων. Τα γλυκολιπίδια και τα φωσφολιπίδια αποτελούν μέρος των μεμβρανών.

Στεροειδήδεν περιέχουν λιπαρά οξέα και περιέχουν αλκοολική χοληστερόλη.

Αυτή η ομάδα λιπιδίων (στερόλες) περιλαμβάνει χολικά οξέα, ορμόνες του φλοιού των επινεφριδίων (αδρενοκορτικοτροπικές ορμόνες), ορμόνες φύλου, βιταμίνη D. Πρόδρομος παράγοντας στη σύνθεση αυτών των ουσιών είναι η χοληστερόλη. Ως δομικό συστατικό, είναι μέρος όλων των μεμβρανών.

Τα τερπένια είναι κοντά στις στερόλες, εκπρόσωποι των οποίων είναι οι γιββερελίνες (ουσίες ανάπτυξης φυτών), τα καροτενοειδή (χρωστικές ουσίες *), η μενθόλη και η καμφορά (φυτικά αιθέρια έλαια).

*Χρωστικές ουσίες- οργανικές ουσίες διαφόρων χημικών δομών που μπορούν να απορροφήσουν επιλεκτικά φως συγκεκριμένου μήκους κύματος.

ü Χρωματισμός: δίνουν χρώμα στα κύτταρα των ιστών και των οργάνων (ανθοκυανίνες στα φυτά, μελανίνη στα ζώα).

ü Προστασία από την υπεριώδη ακτινοβολία (καροτενοειδή στα φυτά, μελανίνη στα ζώα).

ü Συμμετοχή στη φωτοσύνθεση (χλωροφύλλη και φυκοβιλλίνες).

ü Μεταφορά και εναπόθεση οξυγόνου (αιμοσφαιρίνη αίματος και μυοσφαιρίνη μυών).

ü Συμμετοχή στην οπτική διαδικασία (ροδοψίνη και ιωδοψίνη).

Ιδιότητες και λειτουργίες των λιπιδίων:

1. Ενεργειακή συνάρτηση. Τα λιπίδια παρέχουν το 25-30% όλης της ενέργειας που χρειάζεται ο οργανισμός. Όταν χωρίζετε 1 γρ. παχύνει και απελευθερώνεται 38,9 kJενέργεια.

2. Λειτουργία ρεζέρβας. Τα εφεδρικά θρεπτικά συστατικά μπορεί να είναι σταγονίδια λίπους έξω από το κύτταρο. Συσσωρεύονται στα κύτταρα του λιπώδους ιστού των ζώων, στους σπόρους και στους καρπούς των φυτών, τα λίπη χρησιμεύουν ως εφεδρική πηγή ενέργειας.

Παράδειγμα: τα ζώα και τα φυτά που βρίσκονται σε χειμερία νάρκη συσσωρεύουν λίπη και έλαια και τα καταναλώνουν στη διαδικασία της ζωής.

3. Δομική λειτουργία (δομική) - τα λιπίδια σχηματίζουν ένα διμοριακό στρώμα που χρησιμεύει ως βάση της εξωτερικής κυτταρικής μεμβράνης, εκ των οποίων το 75-95% είναι φωσφλιπίδια. Τα γλυκολιπίδια αποτελούν μέρος των εγκεφαλικών κυττάρων και των νευρικών κυττάρων.

4. Λειτουργία θερμομόνωσης. Τα λίπη δεν μεταφέρουν καλά τη θερμότητα. Σε ορισμένα ζώα (φώκιες, φάλαινες), εναποτίθεται στον υποδόριο λιπώδη ιστό, ο οποίος στις φάλαινες σχηματίζει ένα στρώμα πάχους έως 1 m.

5. Προστατευτική λειτουργία: θερμική και αδιαβροχοποίηση, προστασία από κρούση. Παράδειγμα: Το κερί εμποδίζει τα φτερά και τη γούνα των ζώων να βραχούν.

6. Ρυθμιστική λειτουργία (ορμονική)

ü λόγω του γεγονότος ότι πολλά λίπη είναι συστατικά βιταμινών (A, D, E και K), επομένως μέρος των λιπιδίων εμπλέκεται στο μεταβολισμό.

ü Οι στεροειδείς ορμόνες ρυθμίζουν μια σειρά μεταβολικών και αναπαραγωγικών διεργασιών.

7. Λειτουργία πηγής νερού.

ü Όταν οξειδωθούν 100 g λίπους, σχηματίζονται ≈105 g νερό. Αυτό το μεταβολικό νερό είναι πολύ σημαντικό για τους κατοίκους της ερήμου, ιδιαίτερα για την καμήλα, η οποία μπορεί να μείνει χωρίς νερό για 10-12 ημέρες. το λίπος που είναι αποθηκευμένο στην καμπούρα του χρησιμοποιείται για το σκοπό αυτό.

ü Οι αρκούδες, οι μαρμότες και άλλα ζώα σε χειμερία νάρκη λαμβάνουν επίσης το απαραίτητο για τη ζωή νερό ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του λίπους.

σκίουροι.

Οι πρωτεΐνες είναι σύνθετες οργανικές ενώσεις (βιοπολυμερή) που αποτελούνται από C, H, O και N (μερικές φορές S), τα μονομερή των οποίων είναι αμινοξέα.

Οι πρωτεΐνες έχουν μεγάλο μοριακό βάρος.

Μοριακό βάρος (Mm) = από 5 χιλιάδες έως 1 εκατομμύριο daltons και περισσότερο. Για παράδειγμα: Mm αιθυλικής αλκοόλης = 46 D; Mm μιας από τις πρωτεΐνες του αυγού = 36000 D; Mm μιας από τις μυϊκές πρωτεΐνες \u003d 1500000 D. Η σφαιρίνη γάλακτος έχει Mm 42000 D. Ο τύπος της είναι

Είσοδος πρωτεϊνών στο κύτταρο:

ü στα φυτά συντίθεται σε ριβοσώματα από αμινοξέα που σχηματίζονται στα κύτταρα, από και καρβοξυλομάδες που συνδέονται με διάφορες ρίζες.

ü στα ζώα έρχονται με τροφή, διασπώνται σε αμινοξέα, τα οποία χρησιμοποιούνται για τη σύνθεση των δικών τους πρωτεϊνών.

20 διαφορετικά αμινοξέα εμπλέκονται στο σχηματισμό των πρωτεϊνών.

Αμινοξέα- οργανικές ενώσεις χαμηλού μοριακού βάρους, οι οποίες περιλαμβάνουν 1 ή 2 αμινομάδες (-) και 1 ή 2 καρβοξυλομάδες (-COOH), οι οποίες έχουν αλκαλικές (βασικές) και όξινες ιδιότητες, αντίστοιχα. Αυτό εξηγεί τις αμφοτερικές ιδιότητες των αμινοξέων, λόγω των οποίων παίζουν το ρόλο των ρυθμιστικών ενώσεων στα κύτταρα.

Ταξινόμηση αμινοξέων:

1) Μονοαμινομονοκαρβοξυλικό: Γλυκίνη (Gli), Αλανίνη (Ala), Βαλίν(Αξονας), Λευκίνη(στέφανος ανθέων) Ισολευκίνη(Ile).

2) Μονοαμινοδικαρβοξυλικό: Γλουταμινικό οξύ (Glu), Ασπαρτικό οξύ (Asp)

3) Διαμινομονοάνθρακας : Αργινίνη(Arg), Λυσίνη(Liz), Oxylysin (Oli).

4) Περιέχει υδροξύλιο: Θρεονίνη(Tre), Serine (Ser).

6) Αρωματικό: Φαινυλαλανίνη(Φεν), Πυροσίνη (Περ).

7) Ετεροκυκλικό: τρυπτοφάνη(Three), Proline (Pro), Oxyproline (Opr), Ιστιδίνη(Του).

Είσοδος αμινοξέων στο κύτταρο:

ü στα φυτά, όλα τα απαραίτητα αμινοξέα συντίθενται από το νερό και την αμμωνία.

ü Τα ζώα και οι άνθρωποι έχουν χάσει την ικανότητα να συνθέτουν μια σειρά από πρωτεϊνογενή αμινοξέα, τα οποία έχουν γίνει απαραίτητα για αυτούς - πρέπει να εφοδιάζονται με τροφή και ζωοτροφές. [σημειώνεται με πλάγιους χαρακτήρες στην ταξινόμηση]. Τα μη απαραίτητα αμινοξέα συντίθενται στο σώμα του ανθρώπου και των ζώων κατά τη διαδικασία της βιοσύνθεσης.

Γενικός φόρμουλα αμινοξέων:

-CH-COOH

Όλα τα αμινοξέα διαφέρουν μόνο σε ρίζες.

Επί του παρόντος, είναι γνωστά περισσότερα από 150 φυσικά απαντώμενα αμινοξέα με γνωστές δομές και λειτουργίες. Παράδειγμα: Το γ-αμινοβουτυρικό οξύ παρέχει διαδικασίες αναστολής στο νευρικό σύστημα. Πολλά αμινοξέα είναι πρόδρομοι βιταμινών, a/b, ορμονών και άλλων βιολογικά ενεργών ενώσεων.

Τα περισσότερα αμινοξέα βρίσκονται στο σώμα σε ελεύθερη μορφή και μόνο 20 από αυτά αποτελούν μέρος των πρωτεϊνών. Αυτά τα αμινοξέα ονομάζονται πρωτεΐνηή πρωτεϊνογενής(σχηματισμός πρωτεϊνών). Έχουν μια εγγενή ιδιότητα - την ικανότητα, με τη συμμετοχή ενζύμων, να συνδυάζονται σε ομάδες αμίνης και καρβοξυλίου και να σχηματίζουν πολυπεπτιδικές αλυσίδες.

Οι υδατάνθρακες (σάκχαρα, σακχαρίτες) είναι οργανικές ουσίες που περιέχουν μια ομάδα καρβονυλίου και αρκετές υδροξυλομάδες. Το όνομα της κατηγορίας των ενώσεων προέρχεται από τις λέξεις «άνθρακες», προτάθηκε για πρώτη φορά από τον K. Schmidt το 1844. Οι υδατάνθρακες αποτελούν αναπόσπαστο συστατικό των κυττάρων και των ιστών όλων των ζωντανών οργανισμών της χλωρίδας και της πανίδας, αποτελώντας (κατά μάζα) το κύριο μέρος της οργανικής ύλης στη Γη. Η πηγή υδατανθράκων για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς είναι η διαδικασία της φωτοσύνθεσης που πραγματοποιείται από τα φυτά.

Δομή

Όλοι οι υδατάνθρακες αποτελούνται από μεμονωμένες «μονάδες», οι οποίες είναι σακχαρίτες. Σύμφωνα με την ικανότητα υδρόλυσης σε μονομερή, οι υδατάνθρακες χωρίζονται σε δύο ομάδες: απλούς και σύνθετους. Οι υδατάνθρακες που περιέχουν μία μονάδα ονομάζονται μονοσακχαρίτες, δύο μονάδες ονομάζονται δισακχαρίτες, από δύο έως δέκα μονάδες ονομάζονται ολιγοσακχαρίτες και περισσότερες από δέκα μονάδες ονομάζονται πολυσακχαρίτες. Οι μονοσακχαρίτες ανεβάζουν γρήγορα τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα και έχουν υψηλό γλυκαιμικό δείκτη, γι' αυτό ονομάζονται και γρήγοροι υδατάνθρακες. Διαλύονται εύκολα στο νερό και συντίθενται σε πράσινα φυτά. Οι υδατάνθρακες που αποτελούνται από 3 ή περισσότερες μονάδες ονομάζονται σύνθετοι. Τροφές πλούσιες σε σύνθετους υδατάνθρακες αυξάνουν σταδιακά την περιεκτικότητά τους σε γλυκόζη και έχουν χαμηλό γλυκαιμικό δείκτη, γι' αυτό ονομάζονται και αργοί υδατάνθρακες. Οι σύνθετοι υδατάνθρακες είναι προϊόντα πολυσυμπύκνωσης απλών σακχάρων (μονοσακχαρίτες) και, σε αντίθεση με τους απλούς, κατά τη διαδικασία της υδρολυτικής διάσπασης μπορούν να αποσυντεθούν σε μονομερή, με το σχηματισμό εκατοντάδων και χιλιάδων μορίων μονοσακχαρίτη.

Ταξινόμηση

Μονοσακχαρίτες - οι απλούστεροι υδατάνθρακες που δεν υδρολύονται για να σχηματίσουν απλούστερους υδατάνθρακες - είναι συνήθως άχρωμοι, εύκολα διαλυτοί στο νερό, φτωχά σε αλκοόλη και εντελώς αδιάλυτοι στον αιθέρα, στερεές διαφανείς οργανικές ενώσεις, μια από τις κύριες ομάδες υδατανθράκων, η απλούστερη μορφή ζάχαρης .

δισακχαρίτες - σύνθετες οργανικές ενώσεις, μια από τις κύριες ομάδες υδατανθράκων, κατά την υδρόλυση, κάθε μόριο διασπάται σε δύο μόρια μονοσακχαριτών, αποτελούν ειδική περίπτωση ολιγοσακχαριτών.

Ολιγοσακχαρίτες - υδατάνθρακες, τα μόρια των οποίων συντίθενται από 2-10 υπολείμματα μονοσακχαριτών που συνδέονται με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Κατά συνέπεια, διακρίνουν: δισακχαρίτες, τρισακχαρίτες και ούτω καθεξής. Οι ολιγοσακχαρίτες που αποτελούνται από πανομοιότυπα υπολείμματα μονοσακχαριτών ονομάζονται ομοπολυσακχαρίτες και αυτοί που αποτελούνται από διαφορετικούς μονοσακχαρίτες ονομάζονται ετεροπολυσακχαρίτες. Οι δισακχαρίτες είναι οι πιο συνηθισμένοι μεταξύ των ολιγοσακχαριτών.

Πολυσακχαρίτες - η γενική ονομασία της κατηγορίας σύνθετων μακρομοριακών υδατάνθρακες, του οποίου τα μόρια αποτελούνται από δεκάδες, εκατοντάδες ή χιλιάδες μονομερή - μονοσακχαρίτες. Από την άποψη των γενικών αρχών δομής στην ομάδα των πολυσακχαριτών, είναι δυνατό να γίνει διάκριση μεταξύ ομοπολυσακχαριτών που συντίθενται από τον ίδιο τύπο μονάδων μονοσακχαρίτη και ετεροπολυσακχαριτών, οι οποίοι χαρακτηρίζονται από την παρουσία δύο ή περισσότερων τύπων μονομερών υπολειμμάτων.

Λειτουργίες

1. Δομικές και υποστηρικτικές λειτουργίες. Οι υδατάνθρακες συμμετέχουν στην κατασκευή διαφόρων υποστηρικτικών δομών. Δεδομένου ότι η κυτταρίνη είναι το κύριο δομικό συστατικό των φυτικών κυτταρικών τοιχωμάτων, η χιτίνη εκτελεί παρόμοια λειτουργία στους μύκητες και παρέχει επίσης ακαμψία στον εξωσκελετό των αρθρόποδων.

2. Προστατευτικός ρόλος στα φυτά. Ορισμένα φυτά έχουν προστατευτικούς σχηματισμούς (αγκάθια, αγκάθια κ.λπ.) που αποτελούνται από κυτταρικά τοιχώματα νεκρών κυττάρων.

3. Πλαστική λειτουργία. Οι υδατάνθρακες αποτελούν μέρος σύνθετων μορίων (για παράδειγμα, οι πεντόζες (ριβόζη και δεοξυριβόζη) εμπλέκονται στην κατασκευή του ATP, του DNA και του RNA).

4. Ενεργειακή συνάρτηση. Οι υδατάνθρακες χρησιμεύουν ως πηγή ενέργειας: όταν οξειδώνεται 1 γραμμάριο υδατάνθρακες, απελευθερώνονται 4,1 kcal ενέργειας και 0,4 g νερού.

5. Λειτουργία ρεζέρβας. Οι υδατάνθρακες λειτουργούν ως εφεδρικά θρεπτικά συστατικά: γλυκογόνο στα ζώα, άμυλο και ινουλίνη στα φυτά.

6. Οσμωτική λειτουργία. Οι υδατάνθρακες συμμετέχουν στη ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης στο σώμα. Έτσι, το αίμα περιέχει 100-110 mg /% γλυκόζη, η ωσμωτική πίεση του αίματος εξαρτάται από τη συγκέντρωση της γλυκόζης.

7. Λειτουργία υποδοχέα. Οι ολιγοσακχαρίτες αποτελούν μέρος του δεκτικού μέρους πολλών κυτταρικών υποδοχέων ή μορίων συνδέτη.

8. Δομή και λειτουργίες νουκλεοτιδίων.

Νουκλεοτίδια - φωσφορικοί εστέρες νουκλεοζιτών, φωσφορικοί νουκλεοζίτες. Τα ελεύθερα νουκλεοτίδια, συγκεκριμένα η τριφωσφορική αδενοσίνη (ATP), η κυκλική μονοφωσφορική αδενοσίνη (cATP), η διφωσφορική αδενοσίνη (ADP), παίζουν σημαντικό ρόλο στις ενεργειακές και πληροφοριακές ενδοκυτταρικές διεργασίες και είναι επίσης συστατικά νουκλεϊκών οξέων και πολλών συνενζύμων.

Δομή

Τα νουκλεοτίδια είναι εστέρες νουκλεοζιτών και φωσφορικών οξέων. Οι νουκλεοσίδες, με τη σειρά τους, είναι Ν-γλυκοσίδες που περιέχουν ένα ετεροκυκλικό θραύσμα συνδεδεμένο μέσω ενός ατόμου αζώτου με το άτομο C-1 ενός υπολείμματος σακχάρου.

Στη φύση, τα πιο κοινά νουκλεοτίδια είναι οι β-Ν-γλυκοσίδες των πουρινών ή των πυριμιδινών και οι πεντόζες - D-ριβόζη ή D-2-δεοξυριβόζη. Ανάλογα με τη δομή της πεντόζης, διακρίνονται ριβονουκλεοτίδια και δεοξυριβονουκλεοτίδια, τα οποία είναι μονομερή μορίων σύνθετων βιολογικών πολυμερών (πολυνουκλεοτίδια) - RNA ή DNA, αντίστοιχα.

Το φωσφορικό υπόλειμμα στα νουκλεοτίδια συνήθως σχηματίζει έναν εστερικό δεσμό με τις 2'-, 3'- ή 5'-υδροξυλομάδες των ριβονουκλεοζιτών· στην περίπτωση των 2'-δεοξυνουκλεοζιτών, οι 3'- ή 5'-υδροξυλομάδες εστεροποιούνται.

Τα περισσότερα νουκλεοτίδια είναι μονοεστέρες του φωσφορικού οξέος, αλλά είναι επίσης γνωστοί διεστέρες νουκλεοτιδίων στους οποίους εστεροποιούνται δύο υδροξυλικά υπολείμματα - για παράδειγμα, κυκλικά νουκλεοτίδια κυκλοαδενίνη και μονοφωσφορικές κυκλογουανίνες (cAMP και cGMP). Μαζί με τα νουκλεοτίδια - εστέρες ορθοφωσφορικού οξέος (μονοφωσφορικά), μονο- και διεστέρες πυροφωσφορικού οξέος (διφωσφορικά, για παράδειγμα, διφωσφορική αδενοσίνη) και μονοεστέρες τριπολυφωσφορικού οξέος (τριφωσφορικά, για παράδειγμα, τριφωσφορική αδενοσίνη στη φύση) είναι επίσης κοινά.

Λειτουργίες

1. Καθολική πηγή ενέργειας (ATP και τα ανάλογα του).

2. Είναι ενεργοποιητές και φορείς μονομερών στο κύτταρο (UDP-γλυκόζη)

3. Λειτουργούν ως συνένζυμα (FAD, FMN, NAD+, NADP+)

4. Τα κυκλικά μονονουκλεοτίδια είναι δευτερεύοντες αγγελιοφόροι στη δράση των ορμονών και άλλων σημάτων (cAMP, cGMP).

5. Αλλοστερικοί ρυθμιστές της ενζυμικής δραστηριότητας.

6. Είναι μονομερή στη σύνθεση νουκλεϊκών οξέων που συνδέονται με 3 «-5» - φωσφοδιεστερικούς δεσμούς.

9. Δομή, ταξινόμηση και λειτουργίες νουκλεϊκών οξέων.
Το νουκλεϊκό οξύ είναι μια οργανική ένωση υψηλού μοριακού βάρους, ένα βιοπολυμερές (πολυνουκλεοτίδιο) που σχηματίζεται από υπολείμματα νουκλεοτιδίων. Τα νουκλεϊκά οξέα Το δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ (DNA) και το ριβονουκλεϊκό οξύ (RNA) υπάρχουν στα κύτταρα όλων των ζωντανών οργανισμών και εκτελούν τις πιο σημαντικές λειτουργίες αποθήκευσης, μετάδοσης και υλοποίησης κληρονομικών πληροφοριών.

Ταξινόμηση

Υπάρχουν δύο τύποι νουκλεϊκών οξέων - το δεοξυριβονουκλεϊκό (DNA) και το ριβονουκλεϊκό (RNA). Τα μονομερή στα νουκλεϊκά οξέα είναι νουκλεοτίδια. Κάθε ένα από αυτά περιέχει μια αζωτούχα βάση, ένα σάκχαρο πέντε άνθρακα (δεοξυριβόζη στο DNA, ριβόζη στο RNA) και ένα υπόλειμμα φωσφορικού οξέος.

Δομή και λειτουργίες

Τα μόρια DNA και RNA διαφέρουν σημαντικά ως προς τη δομή και τις λειτουργίες τους.

Ένα μόριο DNA μπορεί να περιλαμβάνει έναν τεράστιο αριθμό νουκλεοτιδίων - από αρκετές χιλιάδες έως εκατοντάδες εκατομμύρια (πραγματικά γιγάντια μόρια DNA μπορούν να «φανούν» με ηλεκτρονικό μικροσκόπιο). Δομικά, είναι μια διπλή έλικα πολυνουκλεοτιδικών αλυσίδων που συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των αζωτούχων βάσεων των νουκλεοτιδίων. Εξαιτίας αυτού, οι πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες συγκρατούνται σταθερά η μία δίπλα στην άλλη.

Στη μελέτη διαφόρων DNA (σε διαφορετικούς τύπους οργανισμών), διαπιστώθηκε ότι η αδενίνη μιας αλυσίδας μπορεί να συνδεθεί μόνο με τη θυμίνη και η γουανίνη μπορεί να συνδεθεί μόνο με την κυτοσίνη μιας άλλης. Επομένως, η σειρά των νουκλεοτιδίων σε έναν κλώνο αντιστοιχεί αυστηρά στη σειρά της διάταξης τους στον άλλο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται συμπληρωματικότητα (δηλαδή προσθήκες) και οι απέναντι πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες ονομάζονται συμπληρωματικές. Αυτός είναι ο λόγος για τη μοναδική ιδιότητα του DNA μεταξύ όλων των ανόργανων και οργανικών ουσιών - την ικανότητα αυτοαναπαραγωγής ή διπλασιασμού. Στην περίπτωση αυτή, αρχικά, οι συμπληρωματικές αλυσίδες των μορίων DNA αποκλίνουν (υπό την επίδραση ενός ειδικού ενζύμου, οι δεσμοί μεταξύ των συμπληρωματικών νουκλεοτιδίων των δύο αλυσίδων καταστρέφονται). Στη συνέχεια, σε κάθε αλυσίδα, ξεκινά η σύνθεση μιας νέας («λείπουσας») συμπληρωματικής αλυσίδας λόγω των ελεύθερων νουκλεοτιδίων, τα οποία υπάρχουν πάντα σε μεγάλες ποσότητες στο κύτταρο. Ως αποτέλεσμα, αντί για ένα («γονικό») μόριο DNA, σχηματίζονται δύο («κόρη») νέα, πανομοιότυπα σε δομή και σύνθεση μεταξύ τους, καθώς και με το αρχικό μόριο DNA. Αυτή η διαδικασία πάντα προηγείται της κυτταρικής διαίρεσης και διασφαλίζει τη μεταφορά κληρονομικών πληροφοριών από το μητρικό κύτταρο στην κόρη και σε όλες τις επόμενες γενιές.

Τα μόρια RNA είναι συνήθως μονόκλωνα (σε αντίθεση με το DNA) και περιέχουν πολύ μικρότερο αριθμό νουκλεοτιδίων. Υπάρχουν τρεις τύποι RNA, που διαφέρουν ως προς το μέγεθος των μορίων και τις λειτουργίες που εκτελούνται - πληροφοριακό (mRNA), ριβοσωμικό (rRNA) και μεταφορά (tRNA).

10. Χαρακτηριστικά της δομής και της ζωτικής δραστηριότητας των ιών.
Ένας ιός είναι ένας μη κυτταρικός μολυσματικός παράγοντας που μπορεί να αναπαραχθεί μόνο μέσα στα ζωντανά κύτταρα. Οι ιοί μολύνουν όλους τους τύπους οργανισμών, από φυτά και ζώα μέχρι βακτήρια και αρχαία (οι βακτηριακοί ιοί αναφέρονται συνήθως ως βακτηριοφάγοι). Έχουν επίσης βρεθεί ιοί που μολύνουν άλλους ιούς (δορυφορικοί ιοί).

Δομή

Τα σωματίδια ιού (virions) αποτελούνται από δύο ή τρία συστατικά: γενετικό υλικό με τη μορφή DNA ή RNA (μερικοί, όπως οι μιμιοί, έχουν και τους δύο τύπους μορίων). ένα πρωτεϊνικό κέλυφος (καψίδιο) που προστατεύει αυτά τα μόρια και, σε ορισμένες περιπτώσεις, πρόσθετα κελύφη λιπιδίων. Η παρουσία ενός καψιδίου διακρίνει τους ιούς από τα μολυσματικά νουκλεϊκά οξέα που μοιάζουν με ιούς - ιοειδή. Ανάλογα με τον τύπο του νουκλεϊκού οξέος που αντιπροσωπεύεται από το γενετικό υλικό, απομονώνονται ιοί που περιέχουν DNA και ιοί που περιέχουν RNA. Η ταξινόμηση των ιών της Βαλτιμόρης βασίζεται σε αυτήν την αρχή. Προηγουμένως, τα πριόν αποδίδονταν λανθασμένα σε ιούς, αλλά αργότερα αποδείχθηκε ότι αυτά τα παθογόνα είναι ειδικές μολυσματικές πρωτεΐνες και δεν περιέχουν νουκλεϊκά οξέα. Το σχήμα των ιών ποικίλλει από απλές ελικοειδείς και εικοσαεδρικές έως πιο σύνθετες δομές. Το μέγεθος ενός μέσου ιού είναι περίπου το ένα εκατοστό από αυτό ενός μέσου βακτηρίου. Οι περισσότεροι ιοί είναι πολύ μικροί για να είναι καθαρά ορατοί κάτω από ένα μικροσκόπιο φωτός.

Ένα ώριμο ιικό σωματίδιο, γνωστό ως βιριόν, αποτελείται από ένα νουκλεϊκό οξύ που περιβάλλεται από ένα προστατευτικό πρωτεϊνικό κάλυμμα που ονομάζεται καψίδιο. Το καψίδιο αποτελείται από πανομοιότυπες πρωτεϊνικές υπομονάδες που ονομάζονται καψομερή. Οι ιοί μπορεί επίσης να έχουν ένα λιπιδικό περίβλημα πάνω από το καψίδιο (υπερκαψίδιο) που σχηματίζεται από τη μεμβράνη του κυττάρου ξενιστή. Το καψίδιο αποτελείται από πρωτεΐνες που κωδικοποιούνται από το γονιδίωμα του ιού και το σχήμα του αποτελεί τη βάση της ταξινόμησης των ιών σύμφωνα με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά. Οι περίπλοκα οργανωμένοι ιοί, επιπλέον, κωδικοποιούν ειδικές πρωτεΐνες που βοηθούν στη συναρμολόγηση του καψιδίου. Τα σύμπλοκα πρωτεϊνών και νουκλεϊκών οξέων είναι γνωστά ως νουκλεοπρωτεΐνες και το σύμπλεγμα πρωτεϊνών του ιικού καψιδίου με το ιικό νουκλεϊκό οξύ ονομάζεται νουκλεοκαψίδιο.

Για το ανθρώπινο σώμα, όπως και για άλλα έμβια όντα, χρειάζεται ενέργεια. Χωρίς αυτό, δεν μπορούν να πραγματοποιηθούν διαδικασίες. Εξάλλου, κάθε βιοχημική αντίδραση, κάθε ενζυμική διαδικασία ή στάδιο του μεταβολισμού χρειάζεται μια πηγή ενέργειας.

Επομένως, η σημασία των ουσιών που παρέχουν στον οργανισμό δύναμη για ζωή είναι πολύ μεγάλη και σημαντική. Ποιες είναι αυτές οι ουσίες; Υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, καθένα από αυτά είναι διαφορετικό, ανήκουν σε εντελώς διαφορετικές κατηγορίες χημικών ενώσεων, αλλά μία από τις λειτουργίες τους είναι παρόμοια - να παρέχουν στο σώμα την απαραίτητη ενέργεια για τη ζωή. Εξετάστε μια ομάδα αυτών των ουσιών - υδατάνθρακες.

Ταξινόμηση υδατανθράκων

Η σύνθεση και η δομή των υδατανθράκων από την ανακάλυψή τους έχουν καθοριστεί από το όνομά τους. Πράγματι, σύμφωνα με πρώιμες πηγές, πιστεύεται ότι πρόκειται για μια ομάδα ενώσεων στη δομή της οποίας υπάρχουν άτομα άνθρακα που σχετίζονται με μόρια νερού.

Μια πιο ενδελεχής ανάλυση, καθώς και οι συσσωρευμένες πληροφορίες σχετικά με την ποικιλομορφία αυτών των ουσιών, κατέστησαν δυνατό να αποδειχθεί ότι δεν έχουν όλοι οι εκπρόσωποι μόνο μια τέτοια σύνθεση. Ωστόσο, αυτό το χαρακτηριστικό εξακολουθεί να είναι ένα από αυτά που καθορίζουν τη δομή των υδατανθράκων.

Η σύγχρονη ταξινόμηση αυτής της ομάδας ενώσεων έχει ως εξής:

1. Μονοσακχαρίτες (ριβόζη, φρουκτόζη, γλυκόζη κ.λπ.).
2. Ολιγοσακχαρίτες (βιόζες, τριόζες).
3. Πολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη).

Επίσης, όλοι οι υδατάνθρακες μπορούν να χωριστούν στις ακόλουθες δύο μεγάλες ομάδες:

• αποκατάσταση?
• μη αναπαλαίωση.

Ας εξετάσουμε τη δομή των μορίων υδατανθράκων κάθε ομάδας με περισσότερες λεπτομέρειες.

Μονοσακχαρίτες: χαρακτηριστικοί

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει όλους τους απλούς υδατάνθρακες που περιέχουν μια ομάδα αλδεΰδης (αλδόζες) ή κετόνης (κετόζες) και όχι περισσότερα από 10 άτομα άνθρακα στη δομή της αλυσίδας. Εάν κοιτάξετε τον αριθμό των ατόμων στην κύρια αλυσίδα, τότε οι μονοσακχαρίτες μπορούν να χωριστούν σε:

• τριόζες (γλυκεραλδεΰδη);
• τετρώσεις (ερυθρολόζη, ερύθρωση).
• πεντόζες (ριβόζη και δεοξυριβόζη).
• εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη).

Όλοι οι άλλοι εκπρόσωποι δεν είναι τόσο σημαντικοί για το σώμα όσο αυτοί που αναφέρονται.

Χαρακτηριστικά της δομής των μορίων

Σύμφωνα με τη δομή τους, οι μονόζες μπορούν να παρουσιαστούν τόσο με τη μορφή αλυσίδας όσο και με τη μορφή κυκλικού υδατάνθρακα. Πώς συμβαίνει αυτό; Το θέμα είναι ότι το κεντρικό άτομο άνθρακα στην ένωση είναι ένα ασύμμετρο κέντρο γύρω από το οποίο το μόριο στο διάλυμα μπορεί να περιστρέφεται. Έτσι σχηματίζονται τα οπτικά ισομερή των μονοσακχαριτών L- και D-μορφής. Σε αυτήν την περίπτωση, η φόρμουλα γλυκόζης, γραμμένη με τη μορφή ευθείας αλυσίδας, μπορεί να συλληφθεί νοερά από την ομάδα αλδεΰδης (ή κετόνη) και να τυλιχτεί σε μπάλα. Θα ληφθεί ο αντίστοιχος κυκλικός τύπος.

Οι υδατάνθρακες της σειράς monoz είναι αρκετά απλοί: μια σειρά ατόμων άνθρακα που σχηματίζουν μια αλυσίδα ή έναν κύκλο, από καθένα από τα οποία ομάδες υδροξυλίου και άτομα υδρογόνου βρίσκονται σε διαφορετική ή στην ίδια πλευρά. Εάν όλες οι δομές με το ίδιο όνομα βρίσκονται στη μία πλευρά, τότε σχηματίζεται ένα ισομερές D, εάν είναι διαφορετικές με εναλλαγή μεταξύ τους, τότε σχηματίζεται ένα ισομερές L. Αν γράψουμε τον γενικό τύπο του πιο κοινού αντιπροσώπου των μονοσακχαριτών της γλυκόζης σε μοριακή μορφή, τότε θα μοιάζει με: C 6 H 12 O 6. Επιπλέον, αυτό το αρχείο αντικατοπτρίζει τη δομή της φρουκτόζης επίσης. Άλλωστε, χημικά, αυτές οι δύο μονόζες είναι δομικά ισομερή. Η γλυκόζη είναι μια αλκοόλη αλδεΰδης, η φρουκτόζη είναι μια κετοαλκοόλη.

Η δομή και οι ιδιότητες των υδατανθράκων ενός αριθμού μονοσακχαριτών είναι στενά αλληλένδετες. Πράγματι, λόγω της παρουσίας ομάδων αλδεΰδης και κετόνης στη σύνθεση της δομής, ανήκουν σε αλδεΰδη και κετοαλκοόλες, γεγονός που καθορίζει τη χημική τους φύση και τις αντιδράσεις στις οποίες μπορούν να εισέλθουν.

Έτσι, η γλυκόζη παρουσιάζει τις ακόλουθες χημικές ιδιότητες:

1. Αντιδράσεις λόγω της παρουσίας καρβονυλικής ομάδας:

• οξείδωση - αντίδραση "ασημένιου καθρέφτη".
• με πρόσφατα καταβυθισμένο (II) - αλδονικό οξύ.
• τα ισχυρά οξειδωτικά μέσα είναι ικανά να σχηματίσουν διβασικά οξέα (αλδαρικό), μετατρέποντας όχι μόνο την αλδεΰδη, αλλά και μια ομάδα υδροξυλίου.
• αναγωγή - μετατρέπεται σε πολυϋδρικές αλκοόλες.

2. Υπάρχουν επίσης ομάδες υδροξυλίου στο μόριο, το οποίο αντανακλά τη δομή. Ιδιότητες υδατανθράκων που επηρεάζονται από αυτές τις ομάδες:

• την ικανότητα αλκυλίωσης - σχηματισμός αιθέρων.
• ακυλίωση - σχηματισμός;
• ποιοτική αντίδραση για το υδροξείδιο του χαλκού (II).

3. Ιδιαίτερα ειδικές ιδιότητες της γλυκόζης:

• βουτυρικός;
• αλκοόλ;
• γαλακτική ζύμωση.

Λειτουργίες που εκτελούνται στο σώμα

Η δομή και οι λειτουργίες των υδατανθράκων των μονοζών είναι στενά συνδεδεμένες. Οι τελευταίες συνίστανται, πρώτα απ 'όλα, στη συμμετοχή στις βιοχημικές αντιδράσεις των ζωντανών οργανισμών. Τι ρόλο παίζουν οι μονοσακχαρίτες σε αυτό;

1. Βάση για την παραγωγή ολιγο- και πολυσακχαριτών.
2. Οι πεντόζες (ριβόζη και δεοξυριβόζη) είναι τα πιο σημαντικά μόρια που εμπλέκονται στο σχηματισμό του ATP, RNA, DNA. Και αυτοί, με τη σειρά τους, είναι οι κύριοι προμηθευτές κληρονομικού υλικού, ενέργειας και πρωτεΐνης.
3. Η συγκέντρωση της γλυκόζης στο ανθρώπινο αίμα είναι ένας πραγματικός δείκτης της οσμωτικής πίεσης και των αλλαγών της.

Ολιγοσακχαρίτες: δομή

Η δομή των υδατανθράκων αυτής της ομάδας ανάγεται στην παρουσία δύο (διοσών) ή τριών (τριοσών) μορίων μονοσακχαριτών στη σύνθεση. Υπάρχουν επίσης εκείνα που περιλαμβάνουν 4, 5 ή περισσότερες δομές (μέχρι 10), αλλά οι πιο συνηθισμένοι είναι οι δισακχαρίτες. Δηλαδή, κατά την υδρόλυση, τέτοιες ενώσεις αποσυντίθενται για να σχηματίσουν γλυκόζη, φρουκτόζη, πεντόζη κ.λπ. Ποιες ενώσεις ανήκουν σε αυτή την κατηγορία; Χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι (κοινό ζαχαροκάλαμο (το κύριο συστατικό του γάλακτος), μαλτόζη, λακτουλόζη, ισομαλτόζη.

Η χημική δομή των υδατανθράκων αυτής της σειράς έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

1. Ο γενικός τύπος του μοριακού είδους: C 12 H 22 O 11.
2. Δύο πανομοιότυπα ή διαφορετικά υπολείμματα μονοζών στη δομή δισακχαρίτη αλληλοσυνδέονται χρησιμοποιώντας μια γλυκοσιδική γέφυρα. Η αναγωγική ικανότητα της ζάχαρης θα εξαρτηθεί από τη φύση αυτής της ένωσης.
3. Μείωση δισακχαριτών. Η δομή των υδατανθράκων αυτού του τύπου συνίσταται στο σχηματισμό μιας γλυκοσιδικής γέφυρας μεταξύ του υδροξυλίου της αλδεΰδης και των υδροξυλικών ομάδων διαφορετικών μονομορίων. Αυτά περιλαμβάνουν: μαλτόζη, λακτόζη και ούτω καθεξής.
4. Μη αναγωγικό - χαρακτηριστικό παράδειγμα σακχαρόζης - όταν σχηματίζεται γέφυρα μεταξύ των υδροξυλίων μόνο των αντίστοιχων ομάδων, χωρίς τη συμμετοχή της δομής της αλδεΰδης.

Έτσι, η δομή των υδατανθράκων μπορεί να αναπαρασταθεί εν συντομία ως μοριακός τύπος. Εάν χρειάζεται μια λεπτομερής λεπτομερής δομή, τότε μπορεί να απεικονιστεί χρησιμοποιώντας τις γραφικές προβολές του Fisher ή τους τύπους του Haworth. Συγκεκριμένα, δύο κυκλικά μονομερή (μονόζες) είναι είτε διαφορετικά είτε πανομοιότυπα (ανάλογα με τον ολιγοσακχαρίτη), διασυνδεδεμένα με μια γλυκοσιδική γέφυρα. Κατά την κατασκευή, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η ικανότητα επαναφοράς για τη σωστή εμφάνιση της σύνδεσης.

Παραδείγματα μορίων δισακχαρίτη

Εάν η εργασία έχει τη μορφή: "Σημειώστε τα δομικά χαρακτηριστικά των υδατανθράκων", τότε για τους δισακχαρίτες είναι καλύτερο να αναφέρετε πρώτα από ποια υπολείμματα μονοζίνης αποτελείται. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι:

• σακχαρόζη - κατασκευασμένη από άλφα-γλυκόζη και βήτα-φρουκτόζη.
• μαλτόζη - από υπολείμματα γλυκόζης.
• cellobiose - αποτελείται από δύο υπολείμματα β-γλυκόζης μορφής D.
• λακτόζη - γαλακτόζη + γλυκόζη.
• λακτουλόζη - γαλακτόζη + φρουκτόζη και ούτω καθεξής.

Στη συνέχεια, σύμφωνα με τα διαθέσιμα υπολείμματα, θα πρέπει να συνταχθεί ένας δομικός τύπος με σαφή ένδειξη του τύπου της γλυκοσιδικής γέφυρας.

Σημασία για τους ζωντανούς οργανισμούς

Ο ρόλος των δισακχαριτών είναι επίσης πολύ μεγάλος, δεν είναι μόνο σημαντική η δομή. Οι λειτουργίες των υδατανθράκων και των λιπών είναι γενικά παρόμοιες. Η βάση είναι το ενεργειακό συστατικό. Ωστόσο, για ορισμένους μεμονωμένους δισακχαρίτες, θα πρέπει να αναφέρεται η ιδιαίτερη σημασία τους.

1. Η σακχαρόζη είναι η κύρια πηγή γλυκόζης στο ανθρώπινο σώμα.
2. Η λακτόζη βρίσκεται στο μητρικό γάλα των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένου έως και 8% στο γάλα των γυναικών.
3. Η λακτουλόζη παράγεται σε εργαστήριο για ιατρική χρήση και προστίθεται επίσης στα γαλακτοκομικά προϊόντα.

Οποιοσδήποτε δισακχαρίτης, τρισακχαρίτης και ούτω καθεξής στο ανθρώπινο σώμα και σε άλλα πλάσματα υφίσταται στιγμιαία υδρόλυση με το σχηματισμό μονοζών. Είναι αυτό το χαρακτηριστικό που αποτελεί τη βάση της χρήσης αυτής της κατηγορίας υδατανθράκων από τον άνθρωπο στην ακατέργαστη, αμετάβλητη μορφή τους (ζαχαρότευτλα ή ζαχαροκάλαμο).

Πολυσακχαρίτες: χαρακτηριστικά μορίων

Οι λειτουργίες, η σύνθεση και η δομή των υδατανθράκων αυτής της σειράς έχουν μεγάλη σημασία για τους οργανισμούς των ζωντανών όντων, καθώς και για την ανθρώπινη οικονομική δραστηριότητα. Αρχικά, θα πρέπει να καταλάβετε ποιοι υδατάνθρακες είναι πολυσακχαρίτες.

Υπάρχουν αρκετά από αυτά:

• άμυλο;
• γλυκογόνο;
• murein?
• γλυκομαννάνη;
• κυτταρίνη;
• δεξτρίνη;
• γαλακτομαννάνη;
• μουρομίνη;
• αμυλόζη;
• χιτίνη.

Αυτή δεν είναι μια πλήρης λίστα, αλλά μόνο η πιο σημαντική για τα ζώα και τα φυτά. Εάν εκτελέσετε την εργασία "Σημειώστε τα δομικά χαρακτηριστικά των υδατανθράκων ενός αριθμού πολυσακχαριτών", τότε πρώτα απ 'όλα θα πρέπει να δώσετε προσοχή στη χωρική τους δομή. Αυτά είναι πολύ ογκώδη, γιγαντιαία μόρια, που αποτελούνται από εκατοντάδες μονομερείς μονάδες διασταυρωμένες με γλυκοσιδικούς χημικούς δεσμούς. Συχνά η δομή των μορίων υδατανθράκων πολυσακχαριτών είναι μια στρωματοποιημένη σύνθεση.

Υπάρχει μια ορισμένη ταξινόμηση τέτοιων μορίων.

1. Ομοπολυσακχαρίτες - αποτελούνται από τις ίδιες επαναλαμβανόμενες μονάδες μονοσακχαριτών. Ανάλογα με τις μονόζες, μπορεί να είναι εξόζες, πεντόζες και ούτω καθεξής (γλυκάνες, μαννάνες, γαλακτάνες).
2. Ετεροπολυσακχαρίτες - σχηματίζονται από διαφορετικές μονάδες μονομερών.

Οι ενώσεις με γραμμική χωρική δομή θα πρέπει να περιλαμβάνουν, για παράδειγμα, κυτταρίνη. Οι περισσότεροι πολυσακχαρίτες έχουν διακλαδισμένη δομή - άμυλο, γλυκογόνο, χιτίνη και ούτω καθεξής.

Ρόλος στο σώμα των ζωντανών όντων

Η δομή και οι λειτουργίες αυτής της ομάδας υδατανθράκων συνδέονται στενά με τη ζωτική δραστηριότητα όλων των πλασμάτων. Έτσι, για παράδειγμα, τα φυτά με τη μορφή αποθεματικού θρεπτικού συσσωρεύουν άμυλο σε διάφορα μέρη του βλαστού ή της ρίζας. Η κύρια πηγή ενέργειας για τα ζώα είναι και πάλι οι πολυσακχαρίτες, η διάσπαση των οποίων παράγει αρκετή ενέργεια.

Οι υδατάνθρακες παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο. Το κάλυμμα πολλών εντόμων και καρκινοειδών αποτελείται από χιτίνη, η μουρεΐνη είναι συστατικό του βακτηριακού κυτταρικού τοιχώματος, η κυτταρίνη είναι η βάση των φυτών.

Το αποθεματικό θρεπτικό συστατικό ζωικής προέλευσης είναι μόρια γλυκογόνου ή, όπως συνηθέστερα αποκαλείται, ζωικό λίπος. Αποθηκεύεται σε ξεχωριστά μέρη του σώματος και εκτελεί όχι μόνο ενέργεια, αλλά και προστατευτική λειτουργία έναντι μηχανικών επιδράσεων.

Για τους περισσότερους οργανισμούς, η δομή των υδατανθράκων έχει μεγάλη σημασία. Η βιολογία κάθε ζώου και φυτού είναι τέτοια που απαιτεί μια συνεχή πηγή ενέργειας, ανεξάντλητη. Και μόνο αυτοί μπορούν να το δώσουν και κυρίως με τη μορφή πολυσακχαριτών. Έτσι, η πλήρης διάσπαση 1 g υδατάνθρακα ως αποτέλεσμα μεταβολικών διεργασιών οδηγεί στην απελευθέρωση 4,1 kcal ενέργειας! Αυτό είναι το μέγιστο, όχι άλλες συνδέσεις. Γι' αυτό οι υδατάνθρακες πρέπει να υπάρχουν στη διατροφή οποιουδήποτε ανθρώπου και ζώου. Τα φυτά, από την άλλη, φροντίζουν τον εαυτό τους: στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, σχηματίζουν άμυλο μέσα τους και το αποθηκεύουν.

Γενικές ιδιότητες των υδατανθράκων

Η δομή των λιπών, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων είναι γενικά παρόμοια. Άλλωστε όλα είναι μακρομόρια. Ακόμη και ορισμένες από τις λειτουργίες τους είναι κοινής φύσης. Πρέπει να συνοψιστεί ο ρόλος και η σημασία όλων των υδατανθράκων στη ζωή της βιομάζας του πλανήτη.

1. Η σύνθεση και η δομή των υδατανθράκων συνεπάγεται τη χρήση τους ως δομικό υλικό για το κέλυφος των φυτικών κυττάρων, των ζωικών και βακτηριακών μεμβρανών, καθώς και για το σχηματισμό ενδοκυτταρικών οργανιδίων.
2. προστατευτική λειτουργία. Είναι χαρακτηριστικό των φυτικών οργανισμών και εκδηλώνεται με το σχηματισμό αγκάθων, αγκάθων κ.λπ.
3. Ο πλαστικός ρόλος είναι ο σχηματισμός ζωτικών μορίων (DNA, RNA, ATP και άλλα).
4. λειτουργία υποδοχέα. Οι πολυσακχαρίτες και οι ολιγοσακχαρίτες είναι ενεργοί συμμετέχοντες στις μεταφορές μεταφοράς μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, «φρουροί» που καταγράφουν τα αποτελέσματα.
5. Ο ενεργειακός ρόλος είναι ο πιο σημαντικός. Παρέχει μέγιστη ενέργεια για όλες τις ενδοκυτταρικές διεργασίες, καθώς και για το έργο ολόκληρου του οργανισμού στο σύνολό του.
6. Η ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης - γλυκόζη παρέχει τέτοιο έλεγχο.
7. Ορισμένοι πολυσακχαρίτες γίνονται αποθεματικό θρεπτικό συστατικό, πηγή ενέργειας για τα ζωικά πλάσματα.

Έτσι, είναι προφανές ότι η δομή των λιπών, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων, οι λειτουργίες και ο ρόλος τους στους οργανισμούς των ζωντανών συστημάτων είναι καθοριστικής και καθοριστικής σημασίας. Αυτά τα μόρια είναι οι δημιουργοί της ζωής, την συντηρούν και την υποστηρίζουν.

Υδατάνθρακες με άλλες μακρομοριακές ενώσεις

Επίσης γνωστός είναι ο ρόλος των υδατανθράκων όχι στην καθαρή τους μορφή, αλλά σε συνδυασμό με άλλα μόρια. Αυτά περιλαμβάνουν τα πιο κοινά όπως:

• γλυκοζαμινογλυκάνες ή βλεννοπολυσακχαρίτες.
• γλυκοπρωτεΐνες.

Η δομή και οι ιδιότητες των υδατανθράκων αυτού του τύπου είναι αρκετά περίπλοκες, επειδή μια ποικιλία λειτουργικών ομάδων συνδυάζονται σε ένα σύμπλεγμα. Ο κύριος ρόλος των μορίων αυτού του τύπου είναι η συμμετοχή σε πολλές διαδικασίες ζωής των οργανισμών. Εκπρόσωποι είναι: υαλουρονικό οξύ, θειική χονδροϊτίνη, ηπαράνη, θειική κερατάνη και άλλα.

Υπάρχουν επίσης σύμπλοκα πολυσακχαριτών με άλλα βιολογικά ενεργά μόρια. Για παράδειγμα, γλυκοπρωτεΐνες ή λιποπολυσακχαρίτες. Η ύπαρξή τους είναι σημαντική για το σχηματισμό ανοσολογικών αντιδράσεων του οργανισμού, αφού αποτελούν μέρος των κυττάρων του λεμφικού συστήματος.

Οι υδατάνθρακες παίζουν πρωταρχικό ρόλο στην παροχή ενέργειας σε ολόκληρο το σώμα, συμμετέχουν στο μεταβολισμό όλων των θρεπτικών συστατικών. Είναι οργανικές ενώσεις που αποτελούνται από άνθρακα, υδρογόνο και οξυγόνο. Οι υδατάνθρακες, λόγω της εύκολης διαθεσιμότητάς τους και της ταχύτητας αφομοίωσης, αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας για τον οργανισμό.

Οι υδατάνθρακες μπορούν να εισέλθουν στον ανθρώπινο οργανισμό με τα τρόφιμα (δημητριακά, λαχανικά, όσπρια, φρούτα κ.λπ.), καθώς και να παραχθούν από λίπη και ορισμένα αμινοξέα.

Ταξινόμηση υδατανθράκων

Δομικά, οι υδατάνθρακες χωρίζονται στις ακόλουθες ομάδες:

απλούς υδατάνθρακες. Αυτές περιλαμβάνουν γλυκόζη, γαλακτόζη και φρουκτόζη (μονοσακχαρίτες), καθώς και σακχαρόζη, λακτόζη και μαλτόζη (δισακχαρίτες).

Γλυκόζηείναι η κύρια πηγή ενέργειας για τον εγκέφαλο. Βρίσκεται σε φρούτα και μούρα και είναι απαραίτητο για την παροχή ενέργειας και το σχηματισμό γλυκογόνου στο συκώτι.

Φρουκτόζησχεδόν δεν απαιτεί την ορμόνη ινσουλίνη για την απορρόφησή της, η οποία της επιτρέπει να χρησιμοποιείται στον διαβήτη, αλλά με μέτρο.

Γαλακτόζηδεν εμφανίζεται σε ελεύθερη μορφή στα προϊόντα. Λαμβάνεται από τη διάσπαση της λακτόζης.

σακχαρόζηπου βρίσκεται στη ζάχαρη και τα γλυκά. Όταν καταποθεί, διασπάται σε περισσότερα συστατικά: γλυκόζη και φρουκτόζη.

Λακτόζη- υδατάνθρακες που βρίσκονται στα γαλακτοκομικά προϊόντα. Με μια συγγενή ή επίκτητη ανεπάρκεια του ενζύμου λακτόζης στο έντερο, η διάσπαση της λακτόζης σε γλυκόζη και γαλακτόζη είναι μειωμένη, η οποία είναι γνωστή ως δυσανεξία στα γαλακτοκομικά. Υπάρχει λιγότερη λακτόζη στα γαλακτοκομικά προϊόντα που έχουν υποστεί ζύμωση από ότι στο γάλα, καθώς όταν το γάλα ζυμώνεται από τη λακτόζη, σχηματίζεται γαλακτικό οξύ.

Μαλτόζη- ένα ενδιάμεσο προϊόν της διάσπασης του αμύλου από τα πεπτικά ένζυμα. Στη συνέχεια, η μαλτόζη διασπάται σε γλυκόζη. Στην ελεύθερη του μορφή, βρίσκεται στο μέλι, τη βύνη (εξ ου και το δεύτερο όνομα - ζάχαρη βύνης) και τη μπύρα.

Σύνθετοι υδρογονάνθρακες. Αυτά περιλαμβάνουν άμυλο και γλυκογόνο (πέπτους υδατάνθρακες), καθώς και φυτικές ίνες, πηκτίνες και ημικυτταρίνη.

Αμυλο- στη διατροφή είναι έως και 80% όλων των υδατανθράκων. Οι κύριες πηγές του είναι το ψωμί και τα αρτοσκευάσματα, τα δημητριακά, τα όσπρια, το ρύζι και οι πατάτες. Το άμυλο αφομοιώνεται σχετικά αργά, διασπώνται σε γλυκόζη.

Γλυκογόνο, που ονομάζεται επίσης «ζωικό άμυλο», είναι ένας πολυσακχαρίτης που αποτελείται από πολύ διακλαδισμένες αλυσίδες μορίων γλυκόζης. Βρίσκεται σε μικρές ποσότητες σε ζωικά προϊόντα (2-10% στο ήπαρ και 0,3-1% στον μυϊκό ιστό).

Κυτταρίνη- Αυτός είναι ένας σύνθετος υδατάνθρακας που αποτελεί μέρος των μεμβρανών των φυτικών κυττάρων. Στο σώμα, οι φυτικές ίνες πρακτικά δεν αφομοιώνονται, μόνο ένα μικρό μέρος μπορεί να επηρεαστεί από μικροοργανισμούς στα έντερα.

Οι ίνες, μαζί με τις πηκτίνες, τις λιγνίνες και την ημικυτταρίνη, ονομάζονται ή ουσίες έρματος. Βελτιώνουν τη λειτουργία του πεπτικού συστήματος, αποτελώντας την πρόληψη πολλών ασθενειών. Οι πηκτίνες και η ημικυτταρίνη έχουν υγροσκοπικές ιδιότητες, οι οποίες τους επιτρέπουν να απορροφούν και να μεταφέρουν μαζί τους την περίσσεια χοληστερόλης, αμμωνίας, χολικών χρωστικών και άλλων επιβλαβών ουσιών. Ένα άλλο σημαντικό πλεονέκτημα των διαιτητικών ινών είναι η βοήθεια τους στην πρόληψη της παχυσαρκίας. Μη έχοντας υψηλή ενεργειακή αξία, τα λαχανικά, λόγω της μεγάλης ποσότητας διαιτητικών ινών, συμβάλλουν στην πρώιμη αίσθηση κορεσμού.

Μεγάλη ποσότητα διαιτητικών ινών βρίσκεται στο ψωμί ολικής αλέσεως, το πίτουρο, τα λαχανικά και τα φρούτα.

Γλυκαιμικός δείκτης

Ορισμένοι υδατάνθρακες (απλοί) απορροφώνται από τον οργανισμό σχεδόν αμέσως, γεγονός που οδηγεί σε απότομη αύξηση της γλυκόζης στο αίμα, άλλοι (σύνθετοι) απορροφώνται σταδιακά και δεν προκαλούν απότομη αύξηση του σακχάρου στο αίμα. Λόγω της αργής απορρόφησης, η κατανάλωση τροφών που περιέχουν αυτούς τους υδατάνθρακες παρέχει μεγαλύτερη αίσθηση κορεσμού. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται στη διαιτολογία, για απώλεια βάρους.

Και για να εκτιμηθεί ο ρυθμός διάσπασης ενός προϊόντος στο σώμα, χρησιμοποιείται ο γλυκαιμικός δείκτης (GI). Αυτός ο δείκτης καθορίζει τον ρυθμό με τον οποίο το προϊόν διασπάται στο σώμα και μετατρέπεται σε γλυκόζη. Όσο πιο γρήγορη είναι η διάσπαση του προϊόντος, τόσο υψηλότερος είναι ο γλυκαιμικός του δείκτης (GI). Ως πρότυπο λήφθηκε η γλυκόζη, της οποίας ο γλυκαιμικός δείκτης (GI) είναι 100. Όλοι οι άλλοι δείκτες συγκρίνονται με τον γλυκαιμικό δείκτη (GI) της γλυκόζης. Όλες οι τιμές ΓΔ σε διάφορα τρόφιμα μπορούν να προβληθούν σε ειδικό πίνακα του γλυκαιμικού δείκτη των προϊόντων.

Λειτουργίες των υδατανθράκων στον οργανισμό

Οι υδατάνθρακες επιτελούν τις ακόλουθες λειτουργίες στο σώμα:

Αποτελούν την κύρια πηγή ενέργειας στο σώμα.

Παρέχετε όλο το ενεργειακό κόστος του εγκεφάλου (ο εγκέφαλος απορροφά περίπου το 70% της γλυκόζης που απελευθερώνεται από το συκώτι)

Συμμετέχουν στη σύνθεση μορίων ATP, DNA και RNA.

Ρυθμίζει το μεταβολισμό των πρωτεϊνών και των λιπών.

Σε συνδυασμό με πρωτεΐνες σχηματίζουν κάποια ένζυμα και ορμόνες, εκκρίσεις σιελογόνων και άλλων βλεννογόνων αδένων, καθώς και άλλες ενώσεις.

Οι διαιτητικές ίνες βελτιώνουν τη λειτουργία του πεπτικού συστήματος και απομακρύνουν τις βλαβερές ουσίες από το σώμα, οι πηκτίνες διεγείρουν την πέψη.

Λιπίδια- Λιποειδείς οργανικές ενώσεις, αδιάλυτες στο νερό, αλλά εξαιρετικά διαλυτές σε μη πολικούς διαλύτες (αιθέρας, βενζίνη, βενζόλιο, χλωροφόρμιο κ.λπ.). Το άγριο ανήκει στα πιο απλά βιολογικά μόρια.

Χημικά, τα περισσότερα λιπίδια είναι εστέρες ανώτερων καρβοξυλικών οξέων και ορισμένων αλκοολών. Το πιο διάσημο ανάμεσά τους λίπη. Κάθε μόριο λίπους σχηματίζεται από ένα μόριο της τριυδρικής αλκοόλης γλυκερόλης και εστερικούς δεσμούς τριών μορίων ανώτερων καρβοξυλικών οξέων που συνδέονται με αυτό. Σύμφωνα με την αποδεκτή ονοματολογία, τα λίπη ονομάζονται τριακυλογλυκερίνες.

Όταν τα λίπη υδρολύονται (δηλαδή διασπώνται λόγω της εισαγωγής H + και OH - σε εστερικούς δεσμούς), διασπώνται σε γλυκερίνη και ελεύθερα ανώτερα καρβοξυλικά οξέα, καθένα από τα οποία περιέχει άρτιο αριθμό ατόμων άνθρακα.

Τα άτομα άνθρακα στα μόρια των ανώτερων καρβοξυλικών οξέων μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους τόσο με απλούς όσο και με διπλούς δεσμούς. Μεταξύ των περιοριστικών (κορεσμένων) ανώτερων καρβοξυλικών οξέων, η σύνθεση των λιπών περιλαμβάνει συχνότερα:

παλμιτικό CH 3 - (CH 2) 14 - COOH ή C 15 H 31 COOH;

στεατικό CH3 - (CH 2) 16 - COOH ή C 17 H 35 COOH;

αραχιδικό CH 3 - (CH 2) 18 - COOH ή C 19 H 39 COOH;

μεταξύ των απεριόριστων:

ελαϊκό CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 - COOH ή C 17 H 33 COOH;

λινολεϊκό CH 3 - (CH 2) 4 - CH \u003d CH - CH 2 - CH - (CH 2) 7 - COOH ή C 17 H 31 COOH;

λινολενικό CH 3 - CH 2 - CH \u003d CH - CH 2 - CH \u003d CH - CH 2 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 - COOH ή C 17 H 29 COOH.

Ο βαθμός ακόρεστου και το μήκος της αλυσίδας των ανώτερων καρβοξυλικών οξέων (δηλαδή ο αριθμός των ατόμων άνθρακα) καθορίζει τις φυσικές ιδιότητες ενός συγκεκριμένου λίπους.

Τα λίπη με μικρές και ακόρεστες όξινες αλυσίδες έχουν χαμηλό σημείο τήξης. Σε θερμοκρασία δωματίου, πρόκειται για υγρά (έλαια) ή λιπαρές ουσίες. Αντίθετα, τα λίπη με μακριές και κορεσμένες αλυσίδες υψηλότερων καρβοξυλικών οξέων είναι στερεά σε θερμοκρασία δωματίου. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η υδρογόνωση (κορεσμός όξινων αλυσίδων με άτομα υδρογόνου σε διπλούς δεσμούς) μετατρέπει το υγρό φυστικοβούτυρο, για παράδειγμα, σε ομοιογενές, αλειφόμενο φυστικοβούτυρο και το ηλιέλαιο σε μαργαρίνη. Τα ζώα που ζουν σε ψυχρά κλίματα, όπως τα ψάρια στις θάλασσες της Αρκτικής, περιέχουν συνήθως περισσότερες ακόρεστες τριακυλογλυκερόλες από εκείνα που ζουν στα νότια γεωγραφικά πλάτη. Για το λόγο αυτό, το σώμα τους παραμένει εύκαμπτο ακόμα και σε χαμηλές θερμοκρασίες.

Διακρίνω:

Φωσφολιπίδια- αμφίφιλες ενώσεις, δηλαδή έχουν πολικές κεφαλές και μη πολικές ουρές. Οι ομάδες που σχηματίζουν την πολική κεφαλή είναι υδρόφιλες (διαλυτές στο νερό), ενώ οι μη πολικές ομάδες ουράς είναι υδρόφοβες (αδιάλυτες στο νερό).

Η διπλή φύση αυτών των λιπιδίων καθορίζει τον βασικό ρόλο τους στην οργάνωση των βιολογικών μεμβρανών.

Κερί- εστέρες αδνοατομικών (με μία ομάδα υδροξυλίου) μακρομοριακών (με μακρύ σκελετό άνθρακα) αλκοολών και ανώτερων καρβοξυλικών οξέων.

Μια άλλη ομάδα λιπιδίων είναι στεροειδή. Αυτές οι ουσίες δομούνται με βάση την αλκοόλη χοληστερόλης. Τα στεροειδή είναι πολύ ελάχιστα διαλυτά στο νερό και δεν περιέχουν υψηλότερα καρβοξυλικά οξέα.

Αυτά περιλαμβάνουν χολικά οξέα, χοληστερόλη, ορμόνες φύλου, βιταμίνη D κ.λπ.

κοντά στα στεροειδή τερπένια(αναπτυξιακές ουσίες φυτών - γιββερελίνες, φυτόλη, η οποία είναι μέρος της χλωροφύλλης, καροτενοειδή - φωτοσυνθετικές χρωστικές ουσίες, αιθέρια έλαια φυτών - μενθόλη, καμφορά κ.λπ.).

Τα λιπίδια μπορούν να σχηματίσουν σύμπλοκα με άλλα βιολογικά μόρια.

Λιποπρωτεΐνες- σύνθετοι σχηματισμοί που περιέχουν τριακυλογλυκερόλες, χοληστερόλη και πρωτεΐνες, οι τελευταίες δεν έχουν ομοιοπολικούς δεσμούς με λιπίδια.

Γλυκολιπίδια- πρόκειται για μια ομάδα λιπιδίων που χτίζεται με βάση τη σφιγγοσίνη αλκοόλη και περιέχει, εκτός από τα υπόλοιπα ανώτερα καρβοξυλικά οξέα, ένα ή περισσότερα μόρια σακχάρου (συνήθως γλυκόζη ή γαλακτόζη).

Λειτουργίες λιπιδίων

Κατασκευαστικός. Τα φωσφολιπίδια μαζί με τις πρωτεΐνες σχηματίζουν βιολογικές μεμβράνες. Οι μεμβράνες περιέχουν επίσης στερόλες.

Ενέργεια. Όταν οξειδώνεται 1 g λίπους, απελευθερώνονται 38,9 kJ ενέργειας, η οποία πηγαίνει στο σχηματισμό ATP. Με τη μορφή λιπιδίων αποθηκεύεται σημαντικό μέρος των ενεργειακών αποθεμάτων του οργανισμού, τα οποία καταναλώνονται όταν υπάρχει έλλειψη θρεπτικών συστατικών. Τα ζώα και τα φυτά που βρίσκονται σε χειμερία νάρκη συσσωρεύουν λίπη και έλαια και τα χρησιμοποιούν για να διατηρήσουν τις διαδικασίες της ζωής. Η υψηλή περιεκτικότητα των σπόρων σε λιπίδια παρέχει ενέργεια για την ανάπτυξη του εμβρύου και του δενδρυλλίου μέχρι να περάσει σε ανεξάρτητη διατροφή. Οι σπόροι πολλών φυτών (φοίνικα καρύδας, καστορέλαιο, ηλίανθος, σόγια, ελαιοκράμβη κ.λπ.) χρησιμεύουν ως πρώτες ύλες για τη βιομηχανική παραγωγή λαδιού.

Προστατευτική και θερμομόνωση. Συσσωρεύοντας στον υποδόριο λιπώδη ιστό και γύρω από ορισμένα όργανα (νεφρά, έντερα), το στρώμα λίπους προστατεύει το σώμα από μηχανικές βλάβες. Επιπλέον, λόγω της χαμηλής θερμικής του αγωγιμότητας, το στρώμα του υποδόριου λίπους βοηθά στη διατήρηση της θερμότητας, κάτι που επιτρέπει, για παράδειγμα, σε πολλά ζώα να ζουν σε ψυχρά κλίματα. Στις φάλαινες, επιπλέον, παίζει έναν άλλο ρόλο - συμβάλλει στην άνωση.

Λιπαντικό και υδατοαπωθητικό. Τα κεριά καλύπτουν το δέρμα, το μαλλί, τα φτερά, τα κάνουν πιο ελαστικά και τα προστατεύουν από την υγρασία. Τα φύλλα και οι καρποί των φυτών καλύπτονται με επίστρωση κεριού. Το κερί χρησιμοποιείται από τις μέλισσες στην κατασκευή κηρηθρών.

Ρυθμιστική. Πολλές ορμόνες προέρχονται από τη χοληστερόλη, όπως οι ορμόνες του φύλου (τεστοστερόνη στους άνδρες και προγεστερόνη στις γυναίκες) και τα κορτικοστεροειδή (αλδοστερόνη).

μεταβολικός. Τα παράγωγα της χοληστερόλης, η βιταμίνη D παίζουν βασικό ρόλο στην ανταλλαγή ασβεστίου και φωσφόρου. Τα χολικά οξέα εμπλέκονται στις διαδικασίες πέψης (γαλακτωματοποίηση λιπών) και απορρόφησης ανώτερων καρβοξυλικών οξέων.

Τα λιπίδια είναι η πηγή του μεταβολικού νερού. Όταν το λίπος οξειδώνεται, σχηματίζονται περίπου 105 g νερού. Αυτό το νερό είναι πολύ σημαντικό για ορισμένους κατοίκους της ερήμου, ιδιαίτερα για τις καμήλες που μπορούν να μείνουν χωρίς νερό για 10-12 ημέρες: το λίπος που αποθηκεύεται στην καμπούρα χρησιμοποιείται για αυτόν τον σκοπό. Οι αρκούδες, οι μαρμότες και άλλα ζώα σε χειμερία νάρκη λαμβάνουν το απαραίτητο νερό για τη ζωή ως αποτέλεσμα της οξείδωσης του λίπους.

Χημική σύνθεση

Το κυτταρικό τοίχωμα των φυτικών κυττάρων αποτελείται κυρίως από πολυσακχαρίτες. Όλα τα συστατικά που αποτελούν το κυτταρικό τοίχωμα μπορούν να χωριστούν σε 4 ομάδες:

Κατασκευαστικόςσυστατικά που αντιπροσωπεύονται από κυτταρίνη στα περισσότερα αυτοτροφικά φυτά.

Συστατικά μήτρα,δηλαδή η κύρια ουσία, το πληρωτικό του κελύφους - ημικυτταρίνες, πρωτεΐνες, λιπίδια.

Συστατικά, επιστρώνονταςκυτταρικό τοίχωμα (δηλαδή εναποτίθεται και επένδυση από μέσα) - λιγνίνη και υποβερίνη.

Συστατικά, δεδουλευμένωντοίχος, δηλ. εναποτίθεται στην επιφάνειά του - κοτίνη, κερί.

Το κύριο δομικό συστατικό του κελύφους είναι κυτταρίνηΑντιπροσωπεύεται από μη διακλαδισμένα πολυμερή μόρια που αποτελούνται από 1000-11000 υπολείμματα - D γλυκόζη, διασυνδεδεμένα με γλυκοσιδικούς δεσμούς. Η παρουσία γλυκοσιδικών δεσμών δημιουργεί την πιθανότητα σχηματισμού σταυροβελονιών. Λόγω αυτού, τα μακριά και λεπτά μόρια κυτταρίνης συνδυάζονται σε στοιχειώδη ινίδια ή μικκύλια. Κάθε μικκύλιο αποτελείται από 60-100 παράλληλες αλυσίδες κυτταρίνης. Εκατοντάδες μικκύλια ομαδοποιούνται σε μικκυλιακές σειρές και σχηματίζουν μικροϊνίδια με διάμετρο 10-15 nm. Η κυτταρίνη έχει κρυσταλλικές ιδιότητες λόγω της διατεταγμένης διάταξης των μικκυλίων στα μικροϊνίδια. Τα μικροϊνίδια, με τη σειρά τους, συμπλέκονται μεταξύ τους σαν νήματα σε σχοινί και ενώνονται σε μακροϊνίδια. Τα μακροϊνίδια έχουν πάχος περίπου 0,5 μm. και μπορεί να φτάσει σε μήκος τα 4 μικρά. Η κυτταρίνη δεν είναι ούτε όξινη ούτε αλκαλική. Σε σχέση με υψηλές θερμοκρασίες, είναι αρκετά ανθεκτικό και μπορεί να θερμανθεί χωρίς αποσύνθεση σε θερμοκρασία 200 ° C. Πολλές από τις σημαντικές ιδιότητες της κυτταρίνης οφείλονται στην υψηλή αντοχή της σε ένζυμα και χημικές ουσίες. Είναι αδιάλυτο σε νερό, αλκοόλη, αιθέρα και άλλους ουδέτερους διαλύτες. αδιάλυτο σε οξέα και αλκάλια. Η κυτταρίνη είναι ίσως ο πιο κοινός τύπος οργανικών μακρομορίων στη Γη.

Τα μικροϊνίδια του κελύφους βυθίζονται σε μια άμορφη πλαστική μήτρα γέλης. Η μήτρα είναι το πληρωτικό κελύφους. Η σύνθεση της μήτρας των φυτικών μεμβρανών περιλαμβάνει ετερογενείς ομάδες πολυσακχαριτών που ονομάζονται ημικυτταρίνες και ουσίες πηκτίνης.

Ημικυτταρίνες είναι διακλαδισμένες πολυμερείς αλυσίδες που αποτελούνται από διάφορα υπολείμματα εξόζης (D-γλυκόζη, D-γαλακτόζη, μαννόζη),

πεντόζη (L-ξυλόζη, L-αραβινόζη) και ουρικά οξέα (γλυκουρονικό και γαλακτουρονικό). Αυτά τα συστατικά των ημικυτταρινών συνδυάζονται μεταξύ τους σε διαφορετικές ποσοτικές αναλογίες και σχηματίζουν διάφορους συνδυασμούς.

Οι αλυσίδες ημικυτταρίνης αποτελούνται από 150-300 μόρια μονομερούς. Είναι πολύ πιο κοντές. Επιπλέον, οι αλυσίδες δεν κρυσταλλώνονται και δεν σχηματίζουν στοιχειώδη ινίδια.

Γι' αυτό οι ημικυτταρίνες ονομάζονται συχνά ημικυτταρίνες. Αντιπροσωπεύουν περίπου το 30-40% του ξηρού βάρους των κυτταρικών τοιχωμάτων.

Σε σχέση με τα χημικά αντιδραστήρια, οι ημικυτταρίνες είναι πολύ λιγότερο ανθεκτικές από την κυτταρίνη: διαλύονται σε αδύναμα αλκάλια χωρίς θέρμανση. υδρολύονται με το σχηματισμό σακχάρων σε διαλύματα ασθενούς οξέος. Οι ημιίνες διαλύονται επίσης σε γλυκερίνη σε θερμοκρασία 300 o C.

Οι ημικυτταρίνες στο σώμα των φυτών παίζουν:

Μηχανικός ρόλος, συμμετέχοντας μαζί με κυτταρίνη και άλλες ουσίες στην κατασκευή κυτταρικών τοιχωμάτων.

Ο ρόλος των αποθεματικών ουσιών που εναποτίθενται και στη συνέχεια καταναλώνονται. Σε αυτή την περίπτωση, η λειτουργία του αποθεματικού υλικού πραγματοποιείται κυρίως από εξόζες. και οι ημικυτταρίνες με μηχανική λειτουργία αποτελούνται συνήθως από πεντόζες. Ως αποθεματικά θρεπτικά συστατικά, οι ημικυτταρίνες εναποτίθενται επίσης στους σπόρους πολλών φυτών.

ουσίες πηκτίνηςέχουν μάλλον πολύπλοκη χημική σύσταση και δομή. Αυτή είναι μια ετερογενής ομάδα που περιλαμβάνει διακλαδισμένα πολυμερή που φέρουν αρνητικά φορτία λόγω των πολλών υπολειμμάτων γαλακτουρονικού οξέος. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα: οι ουσίες της πηκτίνης διογκώνονται έντονα στο νερό και μερικές διαλύονται σε αυτό. Καταστρέφονται εύκολα από τη δράση αλκαλίων και οξέων.

Όλα τα κυτταρικά τοιχώματα σε πρώιμο στάδιο ανάπτυξης αποτελούνται σχεδόν εξ ολοκλήρου από ουσίες πηκτίνης. Η μεσοκυττάρια ουσία του μεσαίου ελάσματος, σαν να τσιμεντώνει τα κελύφη γειτονικών τοιχωμάτων, αποτελείται επίσης από αυτές τις ουσίες, κυρίως πηκτικό ασβέστιο. Οι ουσίες πηκτίνης, αν και σε μικρές ποσότητες, υπάρχουν στο κύριο πάχος των ενήλικων κυττάρων.

Η σύνθεση της μήτρας του κυτταρικού τοιχώματος, εκτός από τα συστατικά υδατάνθρακα, περιλαμβάνει επίσης μια δομική πρωτεΐνη που ονομάζεται εξτενσίνη. Είναι μια γλυκοπρωτεΐνη, το υδατανθρακικό μέρος της οποίας αντιπροσωπεύεται από υπολείμματα σακχάρου αραβινόζης.

Η ταξινόμηση των βιταμινών βασίζεται στην αρχή της διαλυτότητάς τους στο νερό και το λίπος.

Υδατοδιαλυτές βιταμίνες:Β1 (θειαμίνη), Β2 (ριβοφλαβίνη), ΡΡ (νικοτινικό οξύ), Β3 (παντοθενικό οξύ), Β6 (πυριδοξίνη), Β12 (ζινκοβαλαμίνη), Bc (φολικό οξύ), Η (βιοτίνη), Ν (λιποϊκό οξύ) , P (βιοφλαβανοειδή), C (ασκορβικό οξύ) - εμπλέκονται στη δομή και τη λειτουργία των ενζύμων.

Λιποδιαλυτές βιταμίνες:Α (ρετινόλη), προβιταμίνη Α (καροτίνη), D (καλσεφερόλες), Ε (τοκοφερόλες), Κ (φυλλοκινόνες).

Οι λιποδιαλυτές βιταμίνες περιλαμβάνονται στη δομή των μεμβρανικών συστημάτων, διασφαλίζοντας τη βέλτιστη λειτουργική τους κατάσταση.

Υπάρχουν επίσης ουσίες που μοιάζουν με βιταμίνες:Β13 (οροτικό οξύ), Β15 (πανγαμικό οξύ), Β4 (χολίνη), Β8 (ινοσιτόλη), W (καρνιτίνη), Η1 (παραμινβενζοϊκό οξύ), F (πολυακόρεστα λιπαρά οξέα), U (S=χλωριούχο θειική μεθυλμεθειονίνη).