Opišite i klasificirajte ugljikohidrate. Funkcije ugljikohidrata u tijelu

Mnogi ugljikohidrati su bijele krute tvari slatkog okusa. Različiti ugljikohidrati imaju različite stupnjeve slatkoće. Dakle, fruktoza je tri puta slađa od glukoze. Med je napola fruktoza i zato je tako sladak. Ostali ugljikohidrati imaju manje slab slatki okus.

Najpoznatiji ugljikohidrat, glukoza, jedan je od najvažnijih ugljikohidrata, koji se u slobodnom obliku nalazi u biljnim sokovima, posebice u voću i cvjetnom nektaru. Ugljikohidrati su prisutni u krvi, jetri, mozgu i drugim organima životinja i ljudi. Tako se u ljudskoj jetri nakuplja glikogen, rezervni ugljikohidrat životinjskog podrijetla.

Ugljikohidrati služe kao glavni izvor energije za tijelo. Kada se glukoza razgrađuje, oslobađa se velika količina energije koju tijelo troši na vitalne procese. Ugljikohidrati čine glavni dio ljudske prehrane.

Glukoza je tvar u kojoj se akumulira energija Sunca. Može se nazvati vezom između divljih životinja i Sunca. Glukoza se sintetizira u zelenom lišću biljaka iz ugljičnog dioksida i vode. To je jedinstven proces na Zemlji koji osigurava postojanje biljaka, životinja i ljudi.

Formula C6H12O6 odgovara mnogim strukturama. Među njima izdvajamo dva – glukozu i fruktozu. Njihova struktura sadrži pet hidroksilnih i jednu karbonilnu skupinu. To je slučaj kada tvar ima različite funkcionalne skupine. Kemijska svojstva ugljikohidrata ovise o funkcionalnim skupinama. Glukoza je aldehidni alkohol, a fruktoza je ketoalkohol. Dakle, glukoza ima svojstva polihidričnih alkohola i aldehida, a fruktoza svojstva polihidričnih alkohola i ketona.

Molekule glukoze i fruktoze mogu se međusobno spajati uz eliminaciju molekula vode. Dvije molekule povezane su preko atoma kisika. Tom kombinacijom stvaraju disaharid koji se zove saharoza, a u svakodnevnom životu šećer.

Vlakna i škrob

Kada se mnoge molekule glukoze spoje, nastaju vlakna (celuloza) i škrob, kao i glikogen. Svi su upoznati s ovim tvarima. Vlakna pamuka i lana sastoje se od dugačkih molekula vlakana. Vlakna su dio drva.

Molekule vlakana raspoređene su paralelno jedna uz drugu i čvrsto su povezane vodikovim vezama. Nastaju između atoma kisika nekih molekula i atoma vodika koji su dio hidroksilne skupine drugih. Takvih veza ima puno po cijeloj dužini vlakna. Stoga "paket" molekula ima veliku čvrstoću.

Kada se škrob formira, molekule glukoze se spajaju i stvaraju linearne i razgranate lance. Škrob je bijeli prah koji se raspada. Nalazi se u krumpiru, žitaricama raznih žitarica, povrću. To je bitan sastojak naše hrane.

U organizmima životinja i ljudi molekule glukoze spajaju se u životinjski škrob – glikogen. Molekule glikogena su razgranatije od molekula škroba. Glikogen je skladište glukoze: opskrbljuje tijelo glukozom tijekom povećanog tjelesnog napora.

Glukoza, škrob, vlakna su od velike važnosti ne samo u prirodi, već iu industriji. Glukoza se koristi u prehrambenoj industriji, u medicini. Škrob se koristi u proizvodnji slastica. Celuloza se koristi kao vlaknasti materijal i za proizvodnju tkanina, lakova i eksploziva.

Trebate li pomoć s učenjem?

Prethodna tema: Esteri: Masti
Sljedeća tema: Proteini: proteinske molekule i njihova svojstva

PROBAVA I APSORPCIJA.

SINTEZA I RASPADA GLIKOGENA.

Individualni zadatak

student biološkog fakulteta

skupina 4120-2(b)

Menadijev Ramazan Ismetović

Zaporožje 2012

Kratke informacije o ugljikohidratima
2. Podjela ugljikohidrata
3. Strukturne i funkcionalne značajke organizacije mono- i disaharida: struktura; boravak u prirodi; priznanica; karakteristike pojedinih predstavnika
4.

7. Sinteza i razgradnja glikogena
8. Zaključci

9. Popis literature.

UVOD

Organski spojevi čine prosječno 20-30% stanične mase živog organizma.

Tu spadaju biološki polimeri: proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, kao i masti i niz malih molekula hormona, pigmenti, ATP itd. Različite vrste stanica uključuju nejednaku količinu organskih spojeva.

BRZI SAŽETAK O UGLJIKOHIDRATIMA

Ugljikohidrati su organski spojevi koji se sastoje od jedne ili više molekula jednostavnih šećera. Molarna masa ugljikohidrata kreće se od 100 do 1.000.000 Da (Daltonova masa, približno jednaka masi jednog atoma vodika).

Njihova opća formula obično se piše kao Cn (H2O) n (gdje je n najmanje tri). Prvi put 1844. godine ovaj je pojam uveo domaći znanstvenik K.

Schmid (1822-1894). Naziv "ugljikohidrati" nastao je na temelju analize prvih poznatih predstavnika ove skupine spojeva. Pokazalo se da se te tvari sastoje od ugljika, vodika i kisika, a omjer broja atoma vodika i kisika u njima je isti kao u vodi: dva atoma vodika - jedan atom kisika. Stoga su ih smatrali kombinacijom ugljika i vode. U budućnosti su postali poznati mnogi ugljikohidrati koji nisu zadovoljili ovaj uvjet, ali naziv "ugljikohidrati" i dalje ostaje općeprihvaćen.

U životinjskoj stanici ugljikohidrati se nalaze u količini koja ne prelazi 2-5%. Biljne stanice su najbogatije ugljikohidratima, gdje njihov sadržaj u nekim slučajevima doseže 90% suhe mase (na primjer, u gomoljima krumpira, sjemenkama).

KLASIFIKACIJA UGLJIKOHIDRATA

Monosaharidi su ketonski ili aldehidni derivati polihidričnih alkohola. Atomi ugljika, vodika i kisika koji čine njihov sastav u omjeru su 1:2:1.

Opća formula za jednostavne šećere je (CH2O) n. Ovisno o duljini ugljikovog skeleta (broju ugljikovih atoma) dijele se na: trioze-C3, tetroze-C4, pentoze-C5, heksoze-C6 itd. Osim toga, šećeri se dijele na: - aldoze koji sadrže aldehidna skupina, - C=O. To uključuje | | H glukoza:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH

U otopinama svi šećeri, počevši od pentoza, imaju ciklički oblik; u linearnom obliku prisutne su samo trioze i tetroze. Kada se formira ciklički oblik, atom kisika aldehidne skupine je kovalentno vezan za pretposljednji atom ugljika u lancu, što rezultira stvaranjem poluacetala (u slučaju aldoza) i poluketala (u slučaju ketoza).

Ovaj šećer je jedan od međuproizvoda fotosinteze. Pentoze se u prirodnim uvjetima nalaze uglavnom kao sastavni dijelovi molekula složenijih tvari, poput složenih polisaharida zvanih pentozani, kao i biljnih guma. Pentoze se u značajnoj količini (10-15%) nalaze u drvu i slami. U prirodi se uglavnom nalazi arabinoza.

Nalazi se u ljepilu od trešanja, cikli i arapskoj gumi, odakle se i dobiva. Riboza i deoksiriboza su široko zastupljene u životinjskom i biljnom svijetu, to su šećeri koji čine monomere nukleinskih kiselina RNA i DNA. Riboza se dobiva epimerizacijom arabinoze.

Ksiloza nastaje hidrolizom polisaharida ksilosana koji se nalazi u slami, mekinjama, drvu i suncokretovoj ljusci. Produkti raznih vrsta vrenja ksiloze su mliječna, octena, limunska, jantarna i druge kiseline.

Ksilozu ljudsko tijelo slabo apsorbira. Hidrolizati koji sadrže ksilozu koriste se za uzgoj nekih vrsta kvasca, koriste se kao izvor proteina za ishranu domaćih životinja. Kada se ksiloza reducira, dobiva se ksilitol alkohol, koristi se kao zamjena za šećer za dijabetičare.

Ksilitol se široko koristi kao stabilizator vlage i plastifikator (u papirnoj industriji, parfumeriji, proizvodnji celofana).

Jedna je od glavnih komponenti u proizvodnji niza tenzida, lakova, ljepila. Od heksoza najrasprostranjenije su glukoza, fruktoza i galaktoza, čija je opća formula C6H12O6. Glukoza (grožđani šećer, dekstroza) se nalazi u soku od grožđa i drugog slatkog voća, au manjim količinama kod životinja i ljudi. Glukoza je dio najvažnijih disaharida – šećera trske i grožđa.

Visokomolekularni polisaharidi, odnosno škrob, glikogen (životinjski škrob) i celuloza, u cijelosti su izgrađeni od ostataka molekula glukoze međusobno povezanih na različite načine. Glukoza je primarni izvor energije za stanice. Ljudska krv sadrži 0,1-0,12% glukoze, smanjenje pokazatelja uzrokuje kršenje vitalne aktivnosti živčanih i mišićnih stanica, ponekad popraćeno konvulzijama ili nesvjesticom. Razina glukoze u krvi regulirana je složenim mehanizmom živčanog sustava i endokrinih žlijezda.

Glukoza se koristi u tekstilnoj proizvodnji iu nekim drugim industrijama kao redukcijsko sredstvo. U medicini se čista glukoza koristi u obliku otopina za injekcije u krv za niz bolesti i u obliku tableta. Iz njega se dobiva vitamin C.

Galaktoza zajedno s glukozom ulazi u sastav nekih glikozida i polisaharida. Ostaci molekula galaktoze dio su najsloženijih biopolimera - gangliozida, odnosno glikosfingolipida. Nalaze se u živčanim čvorovima (ganglijima) ljudi i životinja, a nalaze se i u tkivu mozga, u slezeni u eritrocitima. Galaktoza se dobiva uglavnom hidrolizom mliječnog šećera. Fruktoza (voćni šećer) u slobodnom stanju nalazi se u voću, medu.

Uključen je u mnoge složene šećere, kao što je šećer od trske, iz kojeg se može dobiti hidrolizom. Tvori složeni strukturirani visokomolekularni polisaharid inulin, sadržan u nekim biljkama. Fruktoza se također dobiva iz inulina. Fruktoza je vrijedan prehrambeni šećer; 1,5 puta je slađi od saharoze i 3 puta od glukoze. Tijelo ga dobro apsorbira. Kada se fruktoza reducira, nastaju sorbitol i manitol. Sorbitol se koristi kao zamjena za šećer u prehrani dijabetičara; osim toga, koristi se za proizvodnju askorbinske kiseline (vitamin C).

Disaharidi su tipični polisaharidi slični šećeru. To su krutine, ili nekristalizirajući sirupi, vrlo topljivi u vodi.

I amorfni i kristalni disaharidi obično se tale u rasponu temperatura i obično se raspadaju. Disaharidi nastaju reakcijom kondenzacije između dva monosaharida, obično heksoza. Veza između dva monosaharida naziva se glikozidna veza. Obično nastaje između prvog i četvrtog atoma ugljika susjednih monosaharidnih jedinica (1,4-glikozidna veza).

S12N22O11 + N2O = 2S6N12O6

Sladni šećer je mnogo manje sladak od šećerne trske (za 0,6 puta pri istim koncentracijama). Laktoza (mliječni šećer).

Naziv ovog disaharida nastao je u vezi s njegovom pripravom iz mlijeka (od latinskog lactum - mlijeko). Nakon hidrolize, laktoza se razgrađuje na glukozu i galaktozu:

Laktoza se razlikuje od ostalih šećera u odsutnosti higroskopnosti: ne postaje vlažna. Mliječni šećer koristi se kao farmaceutski pripravak i hrana za dojenčad. Laktoza je 4 ili 5 puta manje slatka od saharoze. Saharoza (šećer od trske ili repe). Naziv je nastao u vezi s proizvodnjom od šećerne repe ili šećerne trske. Šećer od trske poznat je stoljećima prije Krista.

Tek sredinom XVIII stoljeća. ovaj disaharid otkriven je u šećernoj repi i to tek početkom 19.st. dobiveno je u proizvodnom okruženju. Saharoza je vrlo česta u biljnom svijetu. Listovi i sjemenke uvijek sadrže malu količinu saharoze. Ima ga i u voću (marelice, breskve, kruške, ananas). Ima ga dosta u sokovima javora i palme, kukuruzu. Ovo je najpoznatiji i najkorišteniji šećer.

Kada se hidrolizira, iz njega nastaju glukoza i fruktoza:

S12N22O11 + N2O = S6N12O6 + S6N12O6

Mješavina jednakih količina glukoze i fruktoze, koja nastaje inverzijom šećerne trske (zbog promjene u procesu hidrolize desne rotacije otopine u lijevu), naziva se invertni šećer (inverzija rotacije). Prirodni invertni šećer je med koji se uglavnom sastoji od glukoze i fruktoze. Saharoza se dobiva u velikim količinama.

KLASIFIKACIJA UGLJIKOHIDRATA

Šećerna repa sadrži 16-20% saharoze, šećerna trska - 14-26%. Oprana repa se drobi i saharoza se više puta ekstrahira u aparatima s vodom temperature oko 80 stupnjeva. Dobivena tekućina, koja osim saharoze sadrži i veliki broj raznih nečistoća, tretira se vapnom.

Vapno taloži niz organskih kiselina u obliku kalcijevih soli, kao i bjelančevine i neke druge tvari. Dio vapna sa šećerom od trske stvara u hladnoj vodi topive kalcijeve saharate, koji se uništavaju obradom ugljičnim dioksidom.

Talog kalcijevog karbonata se odvoji filtracijom, filtrat se nakon daljnjeg pročišćavanja upari u vakuumu dok se ne dobije kašasta masa.

Izdvojeni kristali saharoze odvajaju se centrifugama. Tako se dobiva sirovi granulirani šećer žućkaste boje, smeđe matične tekućine, nekristalizirajućeg sirupa (repina melasa ili melasa). Šećer se čisti (rafinira) i dobiva gotov proizvod.

1234Sljedeći ⇒

Datum objave: 2015-11-01; Pročitano: 417 | Kršenje autorskih prava stranice

Poglavlje I. UGLJIKOHIDRATI

§ 1. KLASIFIKACIJA I FUNKCIJE UGLJIKOHIDRATA

Još u davnim vremenima čovječanstvo je upoznalo ugljikohidrate i naučilo ih koristiti u svakodnevnom životu.

Pamuk, lan, drvo, škrob, med, šećer od trske samo su neki od ugljikohidrata koji su imali važnu ulogu u razvoju civilizacije. Ugljikohidrati su među najčešćim organskim spojevima u prirodi. Oni su sastavni dijelovi stanica bilo kojeg organizma, uključujući bakterije, biljke i životinje. U biljkama ugljikohidrati čine 80 - 90% suhe težine, u životinja - oko 2% tjelesne težine.

Njihovu sintezu iz ugljičnog dioksida i vode provode zelene biljke koristeći energiju sunčeve svjetlosti ( fotosinteza). Ukupna stehiometrijska jednadžba za ovaj proces je:

Glukoza i drugi jednostavni ugljikohidrati zatim se pretvaraju u složenije ugljikohidrate kao što su škrob i celuloza.

Biljke koriste te ugljikohidrate za oslobađanje energije kroz proces disanja. Ovaj proces je u biti obrnut od procesa fotosinteze:

Zanimljivo znati! Zelene biljke i bakterije u procesu fotosinteze godišnje apsorbiraju približno 200 milijardi tona ugljičnog dioksida iz atmosfere. Pritom se u atmosferu oslobađa oko 130 milijardi tona kisika, a sintetizira se 50 milijardi tona kisika.

tona organskih spojeva ugljika, uglavnom ugljikohidrata.

Životinje nisu u stanju sintetizirati ugljikohidrate iz ugljičnog dioksida i vode.

Uzimajući ugljikohidrate s hranom, životinje troše energiju nakupljenu u njima za održavanje vitalnih procesa.

Naziv "ugljikohidrati" je povijesni. Prvi predstavnici ovih tvari opisani su zbirnom formulom SmH2nOn ili Cm(H2O)n. Drugi naziv za ugljikohidrate je Sahara- zbog slatkog okusa najjednostavnijih ugljikohidrata.

Po svojoj kemijskoj strukturi ugljikohidrati su složena i raznolika skupina spojeva. Među njima postoje i prilično jednostavni spojevi s molekularnom težinom od oko 200, i divovski polimeri, čija molekularna težina doseže nekoliko milijuna. Uz atome ugljika, vodika i kisika, ugljikohidrati mogu sadržavati atome fosfora, dušika, sumpora i rijetko drugih elemenata.

Podjela ugljikohidrata

Svi poznati ugljikohidrati mogu se podijeliti u dvije velike skupine - jednostavni ugljikohidrati i složeni ugljikohidrati.

Zasebnu skupinu čine miješani polimeri koji sadrže ugljikohidrate, na primjer, glikoproteini - kompleks s proteinskom molekulom, glikolipidi - kompleks s lipidom itd.

Jednostavni ugljikohidrati (monosaharidi ili monoze) su polihidroksikarbonilni spojevi koji hidrolizom nisu sposobni tvoriti jednostavnije molekule ugljikohidrata.

Ako monosaharidi sadrže aldehidnu skupinu, onda pripadaju klasi aldoza (aldehidni alkoholi), ako su ketoni - klasi ketoza (keto alkoholi). Ovisno o broju ugljikovih atoma u molekuli monosaharida, razlikuju se trioze (C3), tetroze (C4), pentoze (C5), heksoze (C6) itd.

U prirodi su najčešće pentoze i heksoze.

Složeni ugljikohidrati (polisaharidi, ili polioze) su polimeri građeni od ostataka monosaharida.

Hidroliziraju se u jednostavne ugljikohidrate. Ovisno o stupnju polimerizacije, dijele se na niske molekularne mase (oligosaharidi, čiji je stupanj polimerizacije u pravilu manji od 10) i velike molekularne mase. Oligosaharidi su ugljikohidrati slični šećeru, topljivi u vodi i slatkog su okusa.

Prema sposobnosti redukcije metalnih iona (Cu2+, Ag+) dijele se na redukcijske i neredukcijske. Polisaharide, ovisno o sastavu, također možemo podijeliti u dvije skupine: homopolisaharide i heteropolisaharide.

Homopolisaharidi su građeni od ostataka monosaharida iste vrste, a heteropolisaharidi su građeni od ostataka različitih monosaharida.

Ono što je rečeno uz primjere najčešćih predstavnika svake skupine ugljikohidrata može se prikazati u obliku sljedećeg dijagrama:

Funkcije ugljikohidrata

Biološke funkcije polisaharida vrlo su raznolike.

Funkcija energije i pohrane

Ugljikohidrati sadrže glavnu količinu kalorija koju osoba konzumira hranom.

Škrob je glavni ugljikohidrat u hrani.

Ugljikohidrati: njihova podjela i sastav

Nalazi se u pekarskim proizvodima, krumpiru, kao dio žitarica. Ljudska prehrana sadrži i glikogen (u jetri i mesu), saharozu (kao dodatak raznim jelima), fruktozu (u voću i medu), laktozu (u mlijeku).

Polisaharide prije nego što ih tijelo apsorbira, probavni enzimi moraju hidrolizirati u monosaharide. Samo u ovom obliku oni se apsorbiraju u krv. Protokom krvi monosaharidi ulaze u organe i tkiva, gdje se koriste za sintezu vlastitih ugljikohidrata ili drugih tvari ili se podvrgavaju cijepanju kako bi se iz njih izvukla energija.

Energija oslobođena razgradnjom glukoze pohranjuje se u obliku ATP-a.

Postoje dva procesa razgradnje glukoze: anaerobni (u nedostatku kisika) i aerobni (u prisutnosti kisika). Mliječna kiselina nastaje kao rezultat anaerobnog procesa

koji se pri teškim fizičkim naporima nakuplja u mišićima i uzrokuje bol.

Kao rezultat aerobnog procesa, glukoza se oksidira u ugljikov monoksid (IV) i vodu:

Kao rezultat aerobne razgradnje glukoze oslobađa se mnogo više energije nego kao rezultat anaerobne razgradnje.

Općenito, oksidacijom 1 g ugljikohidrata oslobađa se 16,9 kJ energije.

Glukoza se može podvrgnuti alkoholnom vrenju. Ovaj proces provode kvasci u anaerobnim uvjetima:

Alkoholna fermentacija ima široku primjenu u industriji za proizvodnju vina i etilnog alkohola.

Čovjek je naučio koristiti ne samo alkoholno vrenje, već je pronašao i primjenu mliječno-kiselog vrenja, na primjer, za dobivanje mliječno-kiselih proizvoda i kiseljenje povrća.

Kod ljudi i životinja ne postoje enzimi koji bi mogli hidrolizirati celulozu, ali je celuloza glavni sastojak hrane za mnoge životinje, posebno za preživače.

Želudac ovih životinja sadrži velike količine bakterija i protozoa koje proizvode enzim celulazu, koji katalizira hidrolizu celuloze u glukozu. Potonji se mogu podvrgnuti daljnjim transformacijama, zbog čega nastaju maslačna, octena, propionska kiselina, koja se može apsorbirati u krv preživača.

Ugljikohidrati također obavljaju rezervnu funkciju.

Dakle, škrob, saharoza, glukoza kod biljaka i glikogen kod životinja su rezerva energije njihovih stanica.

Konstrukcijske, potporne i zaštitne funkcije

Celuloza u biljkama i hitin u beskralježnjacima i gljivama imaju potporne i zaštitne funkcije.

Polisaharidi u mikroorganizmima stvaraju kapsulu, čime jačaju membranu. Lipopolisaharidi bakterija i glikoproteini površine životinjskih stanica osiguravaju selektivnost međustaničnih interakcija i imunoloških reakcija organizma. Riboza je građevni blok RNK, dok je deoksiriboza građevni blok DNK.

Zaštitnu funkciju obavlja heparin. Ovaj ugljikohidrat, kao inhibitor zgrušavanja krvi, sprječava stvaranje krvnih ugrušaka. Nalazi se u krvi i vezivnom tkivu sisavaca.

Stanične stijenke bakterija, sastavljene od polisaharida, pričvršćene kratkim lancima aminokiselina, štite bakterijske stanice od štetnih učinaka. Ugljikohidrati sudjeluju kod rakova i insekata u izgradnji vanjskog kostura, koji obavlja zaštitnu funkciju.

Regulatorna funkcija

Vlakna pojačavaju pokretljivost crijeva, čime se poboljšava probava.

Zanimljiva je mogućnost korištenja ugljikohidrata kao izvora tekućeg goriva – etanola.

Od davnina se drvo koristilo za grijanje domova i kuhanje. U suvremenom društvu ovu vrstu goriva zamjenjuju druge vrste - nafta i ugljen, koji su jeftiniji i praktičniji za korištenje. Međutim, biljne su sirovine, unatoč određenim nepogodnostima u korištenju, za razliku od nafte i ugljena, obnovljivi izvor energije. Ali njegova uporaba u motorima s unutarnjim izgaranjem je teška. U ove svrhe, poželjno je koristiti tekuće gorivo ili plin.

Od niskokvalitetnog drva, slame ili drugih biljnih materijala koji sadrže celulozu ili škrob, možete dobiti tekuće gorivo - etilni alkohol.

Da biste to učinili, prvo morate hidrolizirati celulozu ili škrob i dobiti glukozu:

a potom dobivenu glukozu podvrgnuti alkoholnom vrenju i dobiti etilni alkohol. Nakon što se rafinira, može se koristiti kao gorivo u motorima s unutarnjim izgaranjem. Valja napomenuti da se u Brazilu u tu svrhu godišnje dobiju milijarde litara alkohola iz šećerne trske, sirka i kasave koji se koristi u motorima s unutarnjim izgaranjem.

BIOLOŠKA ULOGA UGLJIKOHIDRATA.

PROBAVA I APSORPCIJA.

SINTEZA I RASPADA GLIKOGENA.

Individualni zadatak

student biološkog fakulteta

skupina 4120-2(b)

Menadijev Ramazan Ismetović

Zaporožje 2012

Biološka uloga biopolimera – polisaharida
5. Kemijska svojstva ugljikohidrata
6. Probava i apsorpcija

7. Sinteza i razgradnja glikogena
8. Zaključci

9. Popis literature.

UVOD

Organski spojevi čine prosječno 20-30% stanične mase živog organizma. Tu spadaju biološki polimeri: proteini, nukleinske kiseline, ugljikohidrati, kao i masti i niz malih molekula hormona, pigmenti, ATP itd. Različite vrste stanica uključuju nejednaku količinu organskih spojeva.

U biljnim stanicama prevladavaju složeni ugljikohidrati-polisaharidi, dok u životinjskim ima više bjelančevina i masti. Ipak, svaka od skupina organskih tvari u bilo kojoj vrsti stanica obavlja slične funkcije: daje energiju, građevni je materijal.

BRZI SAŽETAK O UGLJIKOHIDRATIMA

Ugljikohidrati su organski spojevi koji se sastoje od jedne ili više molekula jednostavnih šećera.

Molarna masa ugljikohidrata kreće se od 100 do 1.000.000 Da (Daltonova masa, približno jednaka masi jednog atoma vodika). Njihova opća formula obično se piše kao Cn (H2O) n (gdje je n najmanje tri). Po prvi put 1844. godine ovaj je pojam uveo domaći znanstvenik K. Schmid (1822.-1894.). Naziv "ugljikohidrati" nastao je na temelju analize prvih poznatih predstavnika ove skupine spojeva. Pokazalo se da se te tvari sastoje od ugljika, vodika i kisika, a omjer broja atoma vodika i kisika u njima je isti kao u vodi: dva atoma vodika - jedan atom kisika.

Stoga su ih smatrali kombinacijom ugljika i vode. U budućnosti su postali poznati mnogi ugljikohidrati koji nisu zadovoljili ovaj uvjet, ali naziv "ugljikohidrati" i dalje ostaje općeprihvaćen. U životinjskoj stanici ugljikohidrati se nalaze u količini koja ne prelazi 2-5%. Biljne stanice su najbogatije ugljikohidratima, gdje njihov sadržaj u nekim slučajevima doseže 90% suhe mase (na primjer, u gomoljima krumpira, sjemenkama).

KLASIFIKACIJA UGLJIKOHIDRATA

Tri su skupine ugljikohidrata: monosaharidi, odnosno jednostavni šećeri (glukoza, fruktoza); oligosaharidi - spojevi koji se sastoje od 2-10 uzastopno povezanih molekula jednostavnih šećera (saharoza, maltoza); polisaharidi koji sadrže više od 10 molekula šećera (škrob, celuloza).

STRUKTURNE I FUNKCIONALNE ZNAČAJKE ORGANIZACIJE MONO- I DISAHARIDA: STRUKTURA; NALAZ U PRIRODI; PRIMANJE. KARAKTERISTIKE POJEDINIH PREDSTAVNIKA

Monosaharidi su ketonski ili aldehidni derivati polihidričnih alkohola. Atomi ugljika, vodika i kisika koji čine njihov sastav u omjeru su 1:2:1. Opća formula za jednostavne šećere je (CH2O) n. Ovisno o duljini ugljikovog skeleta (broju ugljikovih atoma) dijele se na: trioze-C3, tetroze-C4, pentoze-C5, heksoze-C6 itd.

e. Osim toga, šećeri se dijele na: - aldoze koje sadrže aldehidnu skupinu, - C \u003d O. To uključuje | | H glukoza:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH OH

Ketoza koja sadrži ketonsku skupinu - C-. Njima npr. || odnosi se na fruktozu.

U otopinama svi šećeri, počevši od pentoza, imaju ciklički oblik; u linearnom obliku prisutne su samo trioze i tetroze.

Kada se formira ciklički oblik, atom kisika aldehidne skupine je kovalentno vezan za pretposljednji atom ugljika u lancu, što rezultira stvaranjem poluacetala (u slučaju aldoza) i poluketala (u slučaju ketoza).

KARAKTERISTIKE MONOSAHARIDA, POJEDINAČNI PREDSTAVNICI

Od tetroza, eritroza je najvažnija u metaboličkim procesima.

Pentoze se u značajnoj količini (10-15%) nalaze u drvu i slami. U prirodi se uglavnom nalazi arabinoza. Nalazi se u ljepilu od trešanja, cikli i arapskoj gumi, odakle se i dobiva. Riboza i deoksiriboza su široko zastupljene u životinjskom i biljnom svijetu, to su šećeri koji čine monomere nukleinskih kiselina RNA i DNA. Riboza se dobiva epimerizacijom arabinoze.

Hidrolizati koji sadrže ksilozu koriste se za uzgoj nekih vrsta kvasca, koriste se kao izvor proteina za ishranu domaćih životinja. Kada se ksiloza reducira, dobiva se ksilitol alkohol, koristi se kao zamjena za šećer za dijabetičare. Ksilitol se široko koristi kao stabilizator vlage i plastifikator (u papirnoj industriji, parfumeriji, proizvodnji celofana). Jedna je od glavnih komponenti u proizvodnji niza tenzida, lakova, ljepila.

Od heksoza najrasprostranjenije su glukoza, fruktoza i galaktoza, čija je opća formula C6H12O6. Glukoza (grožđani šećer, dekstroza) se nalazi u soku od grožđa i drugog slatkog voća, au manjim količinama kod životinja i ljudi. Glukoza je dio najvažnijih disaharida – šećera trske i grožđa. Visokomolekularni polisaharidi, odnosno škrob, glikogen (životinjski škrob) i celuloza, u cijelosti su izgrađeni od ostataka molekula glukoze međusobno povezanih na različite načine.

Glukoza je primarni izvor energije za stanice. Ljudska krv sadrži 0,1-0,12% glukoze, smanjenje pokazatelja uzrokuje kršenje vitalne aktivnosti živčanih i mišićnih stanica, ponekad popraćeno konvulzijama ili nesvjesticom. Razina glukoze u krvi regulirana je složenim mehanizmom živčanog sustava i endokrinih žlijezda.

Jedna od masivnih teških endokrinih bolesti - dijabetes melitus - povezana je s hipofunkcijom zona otočića gušterače. Prati ga značajno smanjenje propusnosti membrane mišićnih i masnih stanica za glukozu, što dovodi do povećanja sadržaja glukoze u krvi, kao iu mokraći. Glukoza za medicinske potrebe dobiva se pročišćavanjem - rekristalizacijom - tehničke glukoze iz vodenih ili vodeno-alkoholnih otopina.

Iz njega se dobiva vitamin C. Galaktoza zajedno s glukozom ulazi u sastav nekih glikozida i polisaharida. Ostaci molekula galaktoze dio su najsloženijih biopolimera - gangliozida, odnosno glikosfingolipida. Nalaze se u živčanim čvorovima (ganglijima) ljudi i životinja, a nalaze se i u tkivu mozga, u slezeni u eritrocitima. Galaktoza se dobiva uglavnom hidrolizom mliječnog šećera. Fruktoza (voćni šećer) u slobodnom stanju nalazi se u voću, medu.

Tijelo ga dobro apsorbira. Kada se fruktoza reducira, nastaju sorbitol i manitol. Sorbitol se koristi kao zamjena za šećer u prehrani dijabetičara; osim toga, koristi se za proizvodnju askorbinske kiseline (vitamin C).

Oksidacijom fruktoza daje vinsku i oksalnu kiselinu.

Disaharidi su tipični polisaharidi slični šećeru. To su krutine, ili nekristalizirajući sirupi, vrlo topljivi u vodi. I amorfni i kristalni disaharidi obično se tale u rasponu temperatura i obično se raspadaju. Disaharidi nastaju reakcijom kondenzacije između dva monosaharida, obično heksoza. Veza između dva monosaharida naziva se glikozidna veza. Obično nastaje između prvog i četvrtog atoma ugljika susjednih monosaharidnih jedinica (1,4-glikozidna veza).

Taj se proces može ponoviti bezbroj puta, što rezultira stvaranjem golemih polisaharidnih molekula. Jednom kad se monosaharidne jedinice međusobno povežu, nazivaju se ostacima. Dakle, maltoza se sastoji od dva ostatka glukoze. Najčešći disaharidi su maltoza (glukoza + glukoza), laktoza (glukoza + galaktoza) i saharoza (glukoza + fruktoza).

POJEDINI PREDSTAVNICI DISAHARIDA

Maltoza (sladni šećer) ima formulu C12H22O11.

Ugljikohidrati. Klasifikacija. Funkcije

Naziv je nastao u vezi s metodom dobivanja maltoze: dobiva se iz škroba kada je izložen sladu (latinski maltum - slad). Kao rezultat hidrolize, maltoza se dijeli na dvije molekule glukoze:

S12N22O11 + N2O = 2S6N12O6

Sladni šećer je međuprodukt u hidrolizi škroba, široko je rasprostranjen u biljnim i životinjskim organizmima.

Sladni šećer je mnogo manje sladak od šećerne trske (za 0,6 puta pri istim koncentracijama). Laktoza (mliječni šećer). Naziv ovog disaharida nastao je u vezi s njegovom pripravom iz mlijeka (od lat.

lactum – mlijeko). Nakon hidrolize, laktoza se razgrađuje na glukozu i galaktozu:

S12N22O11 + N2O = S6N12O6 + S6N12O6

Laktoza se dobiva iz mlijeka: u kravljem mlijeku sadrži 4-5,5%, u ženskom mlijeku - 5,5-8,4%.

Laktoza se razlikuje od ostalih šećera u odsutnosti higroskopnosti: ne postaje vlažna. Mliječni šećer koristi se kao farmaceutski pripravak i hrana za dojenčad.

Laktoza je 4 ili 5 puta manje slatka od saharoze. Saharoza (šećer od trske ili repe). Naziv je nastao u vezi s proizvodnjom od šećerne repe ili šećerne trske. Šećer od trske poznat je stoljećima prije Krista. Tek sredinom XVIII stoljeća. ovaj disaharid otkriven je u šećernoj repi i to tek početkom 19.st. dobiveno je u proizvodnom okruženju.

Saharoza je vrlo česta u biljnom svijetu. Listovi i sjemenke uvijek sadrže malu količinu saharoze. Ima ga i u voću (marelice, breskve, kruške, ananas). Ima ga dosta u sokovima javora i palme, kukuruzu. Ovo je najpoznatiji i najkorišteniji šećer. Kada se hidrolizira, iz njega nastaju glukoza i fruktoza:

S12N22O11 + N2O = S6N12O6 + S6N12O6

Prirodni invertni šećer je med koji se uglavnom sastoji od glukoze i fruktoze. Saharoza se dobiva u velikim količinama. Šećerna repa sadrži 16-20% saharoze, šećerna trska - 14-26%. Oprana repa se drobi i saharoza se više puta ekstrahira u aparatima s vodom temperature oko 80 stupnjeva.

Dobivena tekućina, koja osim saharoze sadrži i veliki broj raznih nečistoća, tretira se vapnom. Vapno taloži niz organskih kiselina u obliku kalcijevih soli, kao i bjelančevine i neke druge tvari.

Dio vapna sa šećerom od trske stvara u hladnoj vodi topive kalcijeve saharate, koji se uništavaju obradom ugljičnim dioksidom.

Talog kalcijevog karbonata se odvoji filtracijom, filtrat se nakon daljnjeg pročišćavanja upari u vakuumu dok se ne dobije kašasta masa. Izdvojeni kristali saharoze odvajaju se centrifugama. Tako se dobiva sirovi granulirani šećer žućkaste boje, smeđe matične tekućine, nekristalizirajućeg sirupa (repina melasa ili melasa).

Šećer se čisti (rafinira) i dobiva gotov proizvod.

1234Sljedeći ⇒

Datum objave: 2015-11-01; Pročitano: 416 | Kršenje autorskih prava stranice

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018. (0,002 s) ...

Ugljikohidrati (šećer a , saharidi) - organske tvari koje sadrže karbonilnu skupinu i nekoliko hidroksilnih skupina. Naziv klase spojeva dolazi od riječi "ugljični hidrati", prvi ga je predložio K. Schmidt 1844. godine. Pojava takvog naziva posljedica je činjenice da su prvi ugljikohidrati poznati znanosti opisani bruto formulom C x (H 2 O) y, formalno kao spojevi ugljika i vode.

Svi ugljikohidrati sastoje se od pojedinačnih "jedinica", a to su saharidi. Prema sposobnosti hidrolize u monomere ugljikohidrate dijelimo u dvije skupine: jednostavne i složene. Ugljikohidrati koji sadrže jednu jedinicu nazivaju se monosaharidi, dvije jedinice nazivaju se disaharidi, od dvije do deset jedinica nazivaju se oligosaharidi, a više od deset jedinica nazivaju se polisaharidi. Uobičajeni monosaharidi su polihidroksi aldehidi (aldoze) ili polioksi ketoni (ketoze) s linearnim lancem ugljikovih atoma (m = 3-9), od kojih je svaki (osim karbonilnog ugljika) povezan s hidroksilnom skupinom. Najjednostavniji od monosaharida, gliceraldehid, sadrži jedan asimetrični atom ugljika i poznat je kao dva optička antipoda (D i L). Monosaharidi brzo podižu razinu šećera u krvi i imaju visok glikemijski indeks, zbog čega se nazivaju i brzim ugljikohidratima. Lako se otapaju u vodi, a sintetiziraju se u zelenim biljkama. Ugljikohidrati koji se sastoje od 3 ili više jedinica nazivaju se složenim. Namirnice bogate sporim ugljikohidratima postupno povećavaju sadržaj glukoze i imaju nizak glikemijski indeks, zbog čega se nazivaju i sporim ugljikohidratima. Složeni ugljikohidrati su produkti polikondenzacije jednostavnih šećera (monosaharida) i, za razliku od jednostavnih, u procesu hidrolitičkog cijepanja sposobni su se razgraditi na monomere, pri čemu nastaju stotine i tisuće molekula monosaharida.

U živim organizmima ugljikohidrati sljedeće karakteristike:

1. Strukturne i potporne funkcije. Ugljikohidrati sudjeluju u izgradnji različitih potpornih struktura. Budući da je celuloza glavna strukturna komponenta staničnih stijenki biljaka, hitin obavlja sličnu funkciju u gljivama, a također osigurava krutost egzoskeleta člankonožaca.

2. Zaštitna uloga u biljaka. Neke biljke imaju zaštitne tvorevine (bodlje, bodlje i sl.) koje se sastoje od staničnih stijenki mrtvih stanica.

3. Plastična funkcija. Ugljikohidrati su dio složenih molekula (npr. pentoze (riboza i deoksiriboza) sudjeluju u izgradnji ATP-a, DNA i RNA).

4. Energetska funkcija. Ugljikohidrati služe kao izvor energije: pri oksidaciji 1 grama ugljikohidrata oslobađa se 4,1 kcal energije i 0,4 g vode.

5. Funkcija pričuve. Ugljikohidrati djeluju kao rezervne hranjive tvari: glikogen kod životinja, škrob i inulin kod biljaka.

6. Osmotska funkcija. Ugljikohidrati sudjeluju u regulaciji osmotskog tlaka u tijelu. Dakle, krv sadrži 100-110 mg/% glukoze, osmotski tlak krvi ovisi o koncentraciji glukoze.

7. Funkcija receptora. Oligosaharidi su dio receptivnog dijela mnogih staničnih receptora ili molekula liganda.

18. Monosaharidi: trioze, tetroze, pentoze, heksoze. Struktura, otvoreni i ciklički oblici. Optička izomerija. Kemijska svojstva glukoze, fruktoze. Kvalitativne reakcije na glukozu.

Monosaharidi(od grčkog monos- jedini, šećer– šećer) – najjednostavniji ugljikohidrati koji hidrolizacijom ne nastaju jednostavniji ugljikohidrati – najčešće su bezbojni, lako topljivi u vodi, slabo u alkoholu i potpuno netopljivi u eteru, čvrsti prozirni organski spojevi, jedna od glavnih skupina ugljikohidrata, najjednostavniji. obliku šećera. Vodene otopine imaju neutralan pH. Neki monosaharidi imaju sladak okus. Monosaharidi sadrže karbonilnu (aldehidnu ili ketonsku) skupinu, pa se mogu smatrati derivatima polihidričnih alkohola. Monosaharid s karbonilnom skupinom na kraju lanca je aldehid i naziva se aldoza. Na bilo kojem drugom položaju karbonilne skupine monosaharid je keton i naziva se ketoza. Ovisno o duljini ugljikovog lanca (od tri do deset atoma) postoje trioze, tetroze, pentoze, heksoze, heptoze i tako dalje. Među njima su u prirodi najrasprostranjenije pentoze i heksoze. Monosaharidi su građevni blokovi iz kojih se sintetiziraju disaharidi, oligosaharidi i polisaharidi.

D-glukoza (grožđani šećer ili dekstroza, C 6 H 12 O 6) - šećer sa šest atoma ( heksoza), strukturna jedinica (monomer) mnogih polisaharida (polimera) - disaharida: (maltoza, saharoza i laktoza) i polisaharida (celuloza, škrob). Ostali monosaharidi općenito su poznati kao komponente di-, oligo- ili polisaharida i rijetki su u slobodnom stanju. Prirodni polisaharidi služe kao glavni izvori monosaharida.

Kvalitativni odgovor:

Dodajmo nekoliko kapi otopine bakrova (II) sulfata i otopine lužine u otopinu glukoze. Ne dolazi do taloženja bakrenog hidroksida. Otopina postaje svijetloplava. U tom slučaju glukoza otapa bakrov (II) hidroksid i ponaša se kao polihidrični alkohol, tvoreći kompleksan spoj.
Zagrijmo otopinu. Pod tim uvjetima, reakcija s bakrovim (II) hidroksidom pokazuje redukcijska svojstva glukoze. Boja otopine počinje se mijenjati. Najprije se stvara žuti talog Cu 2 O koji s vremenom stvara veće crvene kristale CuO. Glukoza se oksidira u glukonsku kiselinu.

2HOCH 2 -(CHOH) 4) -CH \u003d O + Cu (OH) 2 2HOCH 2 - (CHOH) 4) -COOH + Cu 2 O ↓ + 2H 2 O

19. Oligosaharidi: struktura, svojstva. Disaharidi: maltoza, laktoza, celobioza, saharoza. biološku ulogu.

Glavnina oligosaharidi Predstavljen je disaharidima, među kojima važnu ulogu za životinjski organizam imaju saharoza, maltoza i laktoza. Disaharid celobioza neophodan je za život biljaka.
Disaharidi (bioze) hidrolizom stvaraju dva ista ili različita monosaharida. Za utvrđivanje njihove strukture potrebno je znati od kojih je monoza građen disaharid; u kojem je obliku, furanoza ili piranoza, monosaharid u disaharidu; Koji hidroksili sudjeluju u povezivanju dviju jednostavnih molekula šećera.
Disaharidi se mogu podijeliti u dvije skupine: nereducirajući i reducirajući šećeri.
U prvu skupinu spada trehaloza (šećer gljiva). Nije sposoban za tautomerizam: esterska veza između dva ostatka glukoze nastaje uz sudjelovanje obaju glukozidnih hidroksila.
U drugu skupinu spada maltoza (sladni šećer). Sposoban je za tautomerizam, budući da se samo jedan od glukozidnih hidroksila koristi za stvaranje esterske veze i stoga sadrži aldehidnu skupinu u skrivenom obliku. Reducirajući disaharid sposoban je za mutarotaciju. Reagira s reagensima za karbonilnu skupinu (slično glukozi), reducira se u polihidrični alkohol, oksidira u kiselinu
Hidroksilne skupine disaharida stupaju u reakcije alkiliranja i aciliranja.
saharoza(repa, šećer od trske). Vrlo čest u prirodi. Dobiva se iz šećerne repe (sadržaj do 28% suhe tvari) i šećerne trske. Nereducirajući je šećer, budući da kisikov most nastaje uz sudjelovanje obiju glikozidnih hidroksilnih skupina.

Maltoza(s engleskog. slad- malt) - sladni šećer, prirodni disaharid koji se sastoji od dva ostatka glukoze; nalazi se u velikim količinama u proklijalim zrnima (sladu) ječma, raži i drugih žitarica; nalazi se također u rajčicama, peludu i nektaru brojnih biljaka. Maltozu ljudsko tijelo lako apsorbira. Razgradnja maltoze na dva ostatka glukoze nastaje kao rezultat djelovanja enzima a-glukozidaze, odnosno maltaze, koji se nalazi u probavnim sokovima životinja i ljudi, u proklijalim žitaricama, u plijesnima i kvascima.

Celobioza- 4-(β-glukozido)-glukoza, disaharid koji se sastoji od dva ostatka glukoze povezana β-glukozidnom vezom; osnovna strukturna jedinica celuloze. Celobioza nastaje tijekom enzimske hidrolize celuloze pomoću bakterija koje žive u gastrointestinalnom traktu preživača. Celobiozu zatim cijepa bakterijski enzim β-glukozidaza (celobijaza) na glukozu, što osigurava asimilaciju celuloznog dijela biomase od strane preživača.

Laktoza(mliječni šećer) C12H22O11 je ugljikohidrat iz skupine disaharida koji se nalazi u mlijeku. Molekula laktoze sastoji se od ostataka molekula glukoze i galaktoze. Koristi se za pripremu hranjivih medija, na primjer, u proizvodnji penicilina. Koristi se kao pomoćna tvar (punilo) u farmaceutskoj industriji. Od laktoze se dobiva laktuloza - vrijedan lijek za liječenje crijevnih poremećaja, kao što je zatvor.

20. Homopolisaharidi: škrob, glikogen, celuloza, dekstrini. Struktura, svojstva. biološku ulogu. Kvalitativna reakcija na škrob.

Homopolisaharidi ( glikani ), koji se sastoji od ostataka jednog monosaharida, mogu biti heksoze ili pentoze, odnosno heksoza ili pentoza mogu se koristiti kao monomer. Ovisno o kemijskoj prirodi polisaharida razlikuju se glukani (iz ostataka glukoze), manani (iz manoze), galaktani (iz galaktoze) i drugi slični spojevi. Skupina homopolisaharida uključuje organske spojeve biljnog (škrob, celuloza, pektin), životinjskog (glikogen, hitin) i bakterijskog ( dekstrani) porijeklo.

Polisaharidi su neophodni za život životinja i biljaka. To je jedan od glavnih tjelesnih izvora energije koji proizlazi iz metabolizma. Polisaharidi sudjeluju u imunološkim procesima, osiguravaju adheziju stanica u tkivima i glavni su dio organske tvari u biosferi.

Škrob (C 6 H 10 O 5) n - mješavina dva homopolisaharida: linearni - amiloza i razgranati - amilopektin, čiji je monomer alfa-glukoza. Bijela amorfna tvar, netopljiva u hladnoj vodi, sposobna bubriti i djelomično topljiva u vrućoj vodi. Molekulska težina 10 5 -10 7 Daltona. Škrob, koji sintetiziraju različite biljke u kloroplastima, pod djelovanjem svjetlosti tijekom fotosinteze, donekle se razlikuje u strukturi zrna, stupnju polimerizacije molekula, strukturi polimernih lanaca i fizikalno-kemijskim svojstvima. U pravilu, sadržaj amiloze u škrobu je 10-30%, amilopektina - 70-90%. Molekula amiloze sadrži u prosjeku oko 1000 ostataka glukoze povezanih alfa-1,4 vezama. Odvojeni linearni dijelovi molekule amilopektina sastoje se od 20-30 takvih jedinica, a na mjestima grananja amilopektina, ostaci glukoze povezani su međulančanim alfa-1,6 vezama. Djelomičnom kiselom hidrolizom škroba nastaju polisaharidi nižeg stupnja polimerizacije - dekstrini ( C 6 H 10 O 5) p, a uz potpunu hidrolizu - glukoza.

Glikogen (C 6 H 10 O 5) n - polisaharid građen od ostataka alfa-D-glukoze - glavni rezervni polisaharid viših životinja i čovjeka, sadržan je u obliku zrnaca u citoplazmi stanica gotovo svih organa i tkiva, međutim njegova najveća količina se nakuplja u mišićima i jetri. Molekula glikogena građena je od razgranatih poliglukozidnih lanaca, u čijem su linearnom nizu ostaci glukoze povezani alfa-1,4 vezama, a na mjestima grananja međulančanim alfa-1,6 vezama. Empirijska formula glikogena identična je onoj za škrob. U kemijskoj strukturi, glikogen je blizak amilopektinu s izraženijim lančanim grananjem, stoga se ponekad naziva netočnim izrazom "životinjski škrob". Molekulska težina 10 5 -10 8 Daltona i više. U životinjskim organizmima je strukturni i funkcionalni analog biljnog polisaharida - škrob. Glikogen tvori rezervu energije, koja se, ako je potrebno, može brzo mobilizirati za nadoknadu iznenadnog nedostatka glukoze - snažno grananje njegove molekule dovodi do prisutnosti velikog broja terminalnih ostataka, koji daju sposobnost brzog cijepanja potrebnu količinu molekula glukoze. Za razliku od zaliha triglicerida (masti), zaliha glikogena nije toliko velika (u kalorijama po gramu). Samo glikogen pohranjen u jetrenim stanicama (hepatocitima) može se pretvoriti u glukozu za prehranu cijelog tijela, dok hepatociti mogu pohraniti do 8 posto svoje težine u obliku glikogena, što je najveća koncentracija među svim vrstama stanica. Ukupna masa glikogena u jetri odraslih može doseći 100-120 grama. U mišićima se glikogen razgrađuje u glukozu isključivo za lokalnu potrošnju i akumulira u mnogo nižim koncentracijama (ne više od 1% ukupne mišićne mase), međutim, ukupna zaliha u mišićima može premašiti zalihu nakupljenu u hepatocitima.

Celuloza(vlakna) - najčešći strukturni polisaharid biljnog svijeta, koji se sastoji od alfa-glukoznih ostataka predstavljenih u beta-piranoznom obliku. Tako su u molekuli celuloze monomerne jedinice beta-glukopiranoze linearno povezane jedna s drugom beta-1,4 vezama. Djelomičnom hidrolizom celuloze nastaje disaharid celobioza, a potpunom hidrolizom D-glukoza. U ljudskom gastrointestinalnom traktu celuloza se ne probavlja jer skup probavnih enzima ne sadrži beta-glukozidazu. Međutim, prisutnost optimalne količine biljnih vlakana u hrani doprinosi normalnom stvaranju izmeta. Posjedujući visoku mehaničku čvrstoću, celuloza djeluje kao potporni materijal za biljke, na primjer, u sastavu drva njegov udio varira od 50 do 70%, a pamuk je gotovo stopostotna celuloza.

Kvalitativna reakcija na škrob provodi se alkoholnom otopinom joda. U interakciji s jodom, škrob stvara složeni spoj plavo-ljubičaste boje.

Ljudskom tijelu, kao i ostalim živim bićima, potrebna je energija. Bez toga se ne mogu odvijati nikakvi procesi. Uostalom, svaka biokemijska reakcija, svaki enzimski proces ili stupanj metabolizma treba izvor energije.

Stoga je važnost tvari koje tijelu daju snagu za život vrlo velika i važna. Koje su to tvari? Ugljikohidrati, bjelančevine, svaki od njih je drugačiji, pripadaju potpuno različitim klasama kemijskih spojeva, ali jedna im je funkcija slična - opskrba tijela potrebnom energijom za život. Razmotrite jednu skupinu ovih tvari - ugljikohidrate.

Podjela ugljikohidrata

Sastav i struktura ugljikohidrata od njihova otkrića određeni su njihovim imenom. Dapače, prema prvim izvorima, vjerovalo se da je to skupina spojeva u čijoj strukturi postoje ugljikovi atomi povezani s molekulama vode.

Temeljitija analiza, kao i prikupljene informacije o raznolikosti ovih tvari, omogućile su dokazati da nemaju svi predstavnici samo takav sastav. Međutim, ovo je svojstvo još uvijek jedno od onih koje određuju strukturu ugljikohidrata.

Suvremena klasifikacija ove skupine spojeva je sljedeća:

Monosaharidi (riboza, fruktoza, glukoza, itd.).
Oligosaharidi (bioze, trioze).
Polisaharidi (škrob, celuloza).

Također, svi ugljikohidrati se mogu podijeliti u sljedeće dvije velike skupine:

obnavljanje;
neobnavljajuće.

Razmotrimo detaljnije strukturu molekula ugljikohidrata svake skupine.

Monosaharidi: karakteristika

Ova kategorija uključuje sve jednostavne ugljikohidrate koji sadrže aldehidnu (aldoze) ili ketonsku (ketoze) skupinu i ne više od 10 ugljikovih atoma u strukturi lanca. Ako pogledate broj atoma u glavnom lancu, onda se monosaharidi mogu podijeliti na:

trioze (gliceraldehid);
tetroze (eritruloza, eritroza);
pentoze (riboza i deoksiriboza);
heksoze (glukoza, fruktoza).

Svi ostali predstavnici nisu toliko važni za tijelo kao što su navedeni.

Značajke strukture molekula

Prema svojoj strukturi, monoze se mogu predstaviti iu obliku lanca iu obliku cikličkih ugljikohidrata. Kako se to događa? Stvar je u tome što je središnji atom ugljika u spoju asimetrično središte oko kojeg se molekula u otopini može okretati. Tako nastaju optički izomeri monosaharida L i D oblika. U ovom slučaju, formula glukoze, napisana u obliku ravnog lanca, može se mentalno uhvatiti aldehidnom skupinom (ili ketonom) i smotati u loptu. Dobit će se odgovarajuća ciklička formula.

Ugljikohidrati serije monoz prilično su jednostavni: niz ugljikovih atoma koji tvore lanac ili ciklus, od kojih se svaki nalazi na različitim ili na istoj strani hidroksilnih skupina i atoma vodika. Ako su sve istoimene strukture na jednoj strani, tada nastaje D-izomer, ako su različite s izmjenom jedna druge, tada nastaje L-izomer. Ako zapišemo opću formulu najčešćeg predstavnika monosaharida glukoze u molekularnom obliku, tada će izgledati: C 6 H 12 O 6. Štoviše, ovaj zapis također odražava strukturu fruktoze. Uostalom, kemijski, ove dvije monoze su strukturni izomeri. Glukoza je aldehidni alkohol, fruktoza je keto alkohol.

Struktura i svojstva ugljikohidrata niza monosaharida usko su međusobno povezani. Dapače, zbog prisutnosti aldehidnih i ketonskih skupina u sastavu strukture, pripadaju aldehidnim i ketoalkoholima, što određuje njihovu kemijsku prirodu i reakcije u koje mogu ulaziti.

Dakle, glukoza pokazuje sljedeća kemijska svojstva:

1. Reakcije zbog prisutnosti karbonilne skupine:

oksidacija - reakcija "srebrnog zrcala";
sa svježe istaloženom (II) - aldonskom kiselinom;
jaka oksidacijska sredstva mogu formirati dibazične kiseline (aldaric), pretvarajući ne samo aldehid, već i jednu hidroksilnu skupinu;
redukcija – pretvara se u polihidrične alkohole.

2. U molekuli postoje i hidroksilne skupine, što odražava strukturu. Svojstva ugljikohidrata na koja utječu ove skupine:

sposobnost alkiliranja - stvaranje etera;
aciliranje - stvaranje;
kvalitativna reakcija za bakrov (II) hidroksid.

3. Visoko specifična svojstva glukoze:

maslačna;
alkohol;
mliječno vrenje.

Funkcije koje se obavljaju u tijelu

Struktura i funkcije ugljikohidrata monoza usko su povezane. Potonji se sastoje, prije svega, od sudjelovanja u biokemijskim reakcijama živih organizama. Kakvu ulogu u tome imaju monosaharidi?

Osnova za proizvodnju oligo- i polisaharida.
Pentoze (riboza i deoksiriboza) najvažnije su molekule koje sudjeluju u stvaranju ATP-a, RNA, DNA. A oni su zauzvrat glavni dobavljači nasljednog materijala, energije i proteina.
Koncentracija glukoze u ljudskoj krvi pravi je pokazatelj osmotskog tlaka i njegovih promjena.

Oligosaharidi: struktura

Struktura ugljikohidrata ove skupine svodi se na prisutnost dvije (dioze) ili tri (trioze) molekule monosaharida u sastavu. Postoje i oni koji uključuju 4, 5 ili više struktura (do 10), ali najčešći su disaharidi. To jest, tijekom hidrolize, takvi se spojevi razgrađuju u glukozu, fruktozu, pentozu i tako dalje. Koji spojevi spadaju u ovu kategoriju? Tipičan primjer je (obična trska (glavni sastojak mlijeka), maltoza, laktuloza, izomaltoza.

Kemijska struktura ugljikohidrata ove serije ima sljedeće značajke:

Opća formula molekulske vrste: C 12 H 22 O 11.
Dva identična ili različita ostatka monoze u strukturi disaharida međusobno su povezana pomoću glikozidnog mosta. Reducirajuća sposobnost šećera ovisit će o prirodi ovog spoja.
Smanjenje disaharida. Struktura ugljikohidrata ovog tipa sastoji se u stvaranju glikozidnog mosta između hidroksilnih aldehidnih i hidroksilnih skupina različitih monomolekula. To uključuje: maltozu, laktozu i tako dalje.
Nereducirajući - tipičan primjer saharoze - kada se formira most između hidroksila samo odgovarajućih skupina, bez sudjelovanja aldehidne strukture.

Dakle, struktura ugljikohidrata može se ukratko prikazati kao molekularna formula. Ako je potrebna detaljna detaljna struktura, ona se može prikazati pomoću Fisherovih grafičkih projekcija ili Haworthovih formula. Točnije, dva ciklička monomera (monoze) su ili različita ili identična (ovisno o oligosaharidima), međusobno povezana glikozidnim mostom. Prilikom konstruiranja treba voditi računa o kapacitetu obnavljanja za ispravan prikaz veze.

Primjeri molekula disaharida

Ako je zadatak u obliku: "Označite strukturne značajke ugljikohidrata", tada je za disaharide najbolje prvo naznačiti od kojih se monoznih ostataka sastoji. Najčešći tipovi su:

saharoza - građena od alfa-glukoze i beta-fruktoze;
maltoza - iz ostataka glukoze;
celobioza - sastoji se od dva ostatka beta-glukoze D-forme;
laktoza - galaktoza + glukoza;
laktuloza - galaktoza + fruktoza i tako dalje.

Zatim, prema dostupnim ostacima, treba sastaviti strukturnu formulu s jasnom naznakom tipa glikozidnog mosta.

Značaj za žive organizme

Uloga disaharida je također vrlo velika, nije važna samo struktura. Funkcije ugljikohidrata i masti općenito su slične. Osnova je energetska komponenta. Međutim, za neke pojedine disaharide treba navesti njihov poseban značaj.

Saharoza je glavni izvor glukoze u ljudskom tijelu.
Laktoza se nalazi u majčinom mlijeku sisavaca, uključujući do 8% u mlijeku žena.
Laktuloza se proizvodi u laboratoriju za medicinsku upotrebu, a dodaje se i mliječnim proizvodima.

Bilo koji disaharid, trisaharid i tako dalje u ljudskom tijelu i drugim bićima prolazi kroz trenutnu hidrolizu uz stvaranje monoza. To je svojstvo koje je u osnovi korištenja ove klase ugljikohidrata od strane ljudi u njihovom sirovom, nepromijenjenom obliku (šećer od repe ili trske).

Polisaharidi: svojstva molekula

Funkcije, sastav i struktura ugljikohidrata ove serije od velike su važnosti za organizam živih bića, kao i za gospodarsku djelatnost čovjeka. Prvo, trebali biste shvatiti koji su ugljikohidrati polisaharidi.

Ima ih podosta:

škrob;
glikogen;
murein;
glukomanan;
celuloza;
dekstrin;
galaktomanan;
muromin;
amiloza;
hitin.

Ovo nije potpuni popis, već samo najznačajniji za životinje i biljke. Ako izvodite zadatak "Označite strukturne značajke ugljikohidrata niza polisaharida", tada prije svega trebate obratiti pozornost na njihovu prostornu strukturu. To su vrlo voluminozne, gigantske molekule koje se sastoje od stotina monomernih jedinica umreženih glikozidnim kemijskim vezama. Često je struktura polisaharidnih molekula ugljikohidrata slojevita kompozicija.

Postoji određena klasifikacija takvih molekula.

Homopolisaharidi - sastoje se od istih ponavljajućih jedinica monosaharida. Ovisno o monozama, mogu biti heksoze, pentoze i tako dalje (glukani, manani, galaktani).
Heteropolisaharidi – tvore ih različite monomerne jedinice.

Spojevi s linearnom prostornom strukturom trebaju uključivati, na primjer, celulozu. Većina polisaharida ima razgranatu strukturu - škrob, glikogen, hitin i tako dalje.

Uloga u tijelu živih bića

Struktura i funkcije ove skupine ugljikohidrata usko su povezane s vitalnom aktivnošću svih stvorenja. Tako, primjerice, biljke u obliku rezervnog hranjiva nakupljaju škrob u različitim dijelovima izdanka ili korijena. Glavni izvor energije za životinje opet su polisaharidi, čijom razgradnjom nastaje dosta energije.

Ugljikohidrati imaju vrlo važnu ulogu. Pokrov mnogih insekata i rakova sastoji se od hitina, murein je sastavni dio stanične stijenke bakterija, celuloza je osnova biljaka.

Rezervni nutrijent životinjskog podrijetla su molekule glikogena ili, kako se češće naziva, životinjske masti. Pohranjuje se u odvojenim dijelovima tijela i obavlja ne samo energetsku, već i zaštitnu funkciju od mehaničkih utjecaja.

Za većinu organizama struktura ugljikohidrata je od velike važnosti. Biologija svake životinje i biljke je takva da zahtijeva stalni izvor energije, neiscrpan. A to mogu dati samo oni, i to najviše u obliku polisaharida. Dakle, potpuna razgradnja 1 g ugljikohidrata kao rezultat metaboličkih procesa dovodi do oslobađanja 4,1 kcal energije! Ovo je maksimum, nema više veza. Zato ugljikohidrati moraju biti prisutni u prehrani svake osobe i životinje. Biljke se, pak, brinu same za sebe: u procesu fotosinteze u sebi stvaraju škrob i pohranjuju ga.

Opća svojstva ugljikohidrata

Struktura masti, bjelančevina i ugljikohidrata općenito je slična. Uostalom, sve su to makromolekule. Čak su i neke njihove funkcije zajedničke prirode. Treba sažeti ulogu i važnost svih ugljikohidrata u životu biomase planeta.

Sastav i struktura ugljikohidrata podrazumijevaju njihovu upotrebu kao građevnog materijala za ljusku biljnih stanica, životinjskih i bakterijskih membrana, kao i za stvaranje unutarstaničnih organela.
zaštitnu funkciju. Karakterističan je za biljne organizme i očituje se u stvaranju trnja, bodlji i tako dalje.
Plastična uloga je stvaranje vitalnih molekula (DNA, RNA, ATP i drugih).
funkcija receptora. Polisaharidi i oligosaharidi aktivni su sudionici transportnih transfera kroz staničnu membranu, "čuvari" koji hvataju učinke.
Energetska uloga je najznačajnija. Osigurava maksimalnu energiju za sve unutarstanične procese, kao i rad cijelog organizma u cjelini.
Regulacija osmotskog tlaka – glukoza osigurava takvu kontrolu.
Neki polisaharidi postaju rezervno hranjivo, izvor energije za životinjska bića.

Dakle, očito je da su struktura masti, bjelančevina i ugljikohidrata, njihove funkcije i uloga u organizmima živih sustava od odlučujuće i odlučujuće važnosti. Ove molekule su kreatori života, one ga također čuvaju i podržavaju.

Ugljikohidrati s drugim makromolekularnim spojevima

Također je poznata uloga ugljikohidrata ne u njihovom čistom obliku, već u kombinaciji s drugim molekulama. To uključuje najčešće kao što su:

glikozaminoglikani ili mukopolisaharidi;
glikoproteini.

Struktura i svojstva ugljikohidrata ove vrste prilično su složeni, jer su različite funkcionalne skupine spojene u kompleks. Glavna uloga molekula ove vrste je sudjelovanje u mnogim životnim procesima organizama. Predstavnici su: hijaluronska kiselina, hondroitin sulfat, heparan, keratan sulfat i drugi.

Postoje i kompleksi polisaharida s drugim biološki aktivnim molekulama. Na primjer, glikoproteini ili lipopolisaharidi. Njihovo postojanje važno je u formiranju imunoloških reakcija organizma, budući da su dio stanica limfnog sustava.

U divljini su mnoge tvari široko rasprostranjene, čiju je važnost teško precijeniti. Na primjer, to uključuje ugljikohidrate. Izuzetno su važni kao izvor energije za životinje i ljude, a neka svojstva ugljikohidrata čine ih nezamjenjivom sirovinom za industriju.

Što je?

Kratki podaci o kemijskoj strukturi

Ako pogledate linearnu formulu, tada su u sastavu ovog ugljikohidrata jasno vidljivi jedan aldehid i pet hidroksilnih skupina. Kada je tvar u kristalnom stanju, tada njene molekule mogu biti u jednom od dva moguća oblika (α- ili β-glukoza). Činjenica je da hidroksilna skupina povezana s petim ugljikovim atomom može komunicirati s karbonilnim ostatkom.

Prevalencija u prirodnim uvjetima

Budući da je izuzetno ima u soku od grožđa, glukoza se često naziva "grožđani šećer". Pod tim imenom poznavali su je naši daleki preci. No, možete ga pronaći u bilo kojem drugom slatkom povrću ili voću, u mekim tkivima biljke. U životinjskom svijetu njegova prevalencija nije ništa manja: približno 0,1% naše krvi je glukoza. Osim toga, ti se ugljikohidrati mogu naći u stanici gotovo svakog unutarnjeg organa. Ali posebno ih je mnogo u jetri, jer se tamo glukoza prerađuje u glikogen.

On je (kao što smo već rekli) vrijedan izvor energije za naše tijelo, dio je gotovo svih složenih ugljikohidrata. Kao i drugi jednostavni ugljikohidrati, u prirodi nastaje nakon reakcije fotosinteze, koja se odvija isključivo u stanicama biljnih organizama:

6CO 2 + 6H 2 O klorofil C 6 H 12 O 6 + 6O 2 - Q

U isto vrijeme, biljke obavljaju nevjerojatno važnu funkciju za biosferu, akumulirajući energiju koju dobivaju od sunca. Što se tiče industrijskih uvjeta, od davnina se dobivao iz škroba hidrolizom, a koncentrirana sumporna kiselina je katalizator reakcije:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H 2 SO 4, t nC 6 H 12 O 6

Kemijska svojstva

Koja su kemijska svojstva ove vrste ugljikohidrata? Imaju sva ista svojstva koja su karakteristična za čiste alkohole i aldehide. Osim toga, imaju i neke specifične karakteristike. Prvi put je sintezu jednostavnih ugljikohidrata (uključujući glukozu) proveo talentirani kemičar A. M. Butlerov 1861. godine, a kao sirovinu koristio je formaldehid, cijepajući ga u prisutnosti kalcijevog hidroksida. Evo formule za ovaj proces:

6HSON -------> C6H 12 O 6

A sada ćemo razmotriti neka svojstva druga dva predstavnika skupine, čiji prirodni značaj nije ništa manje velik, pa ih proučava biologija. Ugljikohidrati ove vrste igraju vrlo važnu ulogu u našem svakodnevnom životu.

Fruktoza

Formula za ovaj izomer glukoze je CeH 12 O b. Poput "progenitora", može postojati u linearnom i cikličkom obliku. Ulazi u sve reakcije koje su karakteristične za polihidrične alkohole, ali, za razliku od glukoze, ni na koji način ne stupa u interakciju s amonijačnom otopinom srebrnog oksida.

Riboza

Riboza i deoksiriboza su od posebnog interesa. Ako se barem malo sjećate programa biologije, onda i sami dobro znate da su upravo ti ugljikohidrati u tijelu dio DNK i RNK bez kojih je nemoguće postojanje života na planetu. Naziv "deoksiriboza" znači da u svojoj molekuli ima jedan atom kisika manje (u usporedbi s običnom ribozom). Budući da su u tom pogledu slični glukozi, oni također mogu imati linearnu i cikličku strukturu.

disaharidi

U načelu, ove tvari u svojoj strukturi i funkcijama u velikoj mjeri ponavljaju prethodnu klasu, pa stoga nema smisla detaljnije se zadržavati na tome. Koja su kemijska svojstva ugljikohidrata koji pripadaju ovoj skupini? Najvažniji članovi obitelji su saharoza, maltoza i laktoza. Svi se oni mogu opisati formulom C 12 H 22 O 11, jer su izomeri, ali to ne poništava velike razlike u njihovoj strukturi. Dakle, koje su karakteristike složenih ugljikohidrata, čiji popis i opis možete vidjeti u nastavku?

saharoza

Njegova molekula ima dva ciklusa odjednom: jedan od njih je šesteročlani (α-glukozni ostatak), a drugi je peteročlani (β-fruktozni ostatak). Sva ova konstrukcija povezana je zbog glikozidnog hidroksila glukoze.

Primanje i opće značenje

Prema sačuvanim povijesnim podacima, već tri stoljeća prije Kristova rođenja šećer se dobivao iz drevne Indije. Tek sredinom 19. stoljeća pokazalo se da se iz šećerne repe može dobiti mnogo više saharoze uz manje truda. Neke njezine sorte sadrže i do 22% ovog ugljikohidrata, dok u trsci sadržaj može biti u rasponu od 26%, ali to je moguće samo u idealnim uvjetima uzgoja i povoljnoj klimi.

Već smo rekli da se ugljikohidrati dobro otapaju u vodi. Upravo na tom principu se temelji proizvodnja saharoze, kada se za tu svrhu koriste difuzori. Da bi se istaložile moguće nečistoće, otopina se filtrira kroz filtere koji uključuju vapno. Da bi se uklonio kalcijev hidroksid iz dobivene otopine, kroz nju se propušta obični ugljični dioksid. Talog se filtrira, a šećerni sirup se isparava u posebnim pećnicama, dobivajući šećer koji nam je već poznat na izlazu.

Laktoza

Ovaj ugljikohidrat se ekstrahira u industrijskim uvjetima iz običnog mlijeka koje sadrži višak masti i ugljikohidrata. Sadrži dosta ove tvari: na primjer, kravlje mlijeko sadrži približno 4-5,5% laktoze, au ženskom mlijeku njegov volumni udio doseže 5,5-8,4%.

Svaka molekula ovog glicida sastoji se od ostataka 3-galaktoze i a-glukoze u obliku piranoze, koji tvore veze preko prvog i četvrtog atoma ugljika.

Za razliku od ostalih šećera, laktoza ima jedno jedinstveno svojstvo. Govorimo o potpunoj odsutnosti higroskopnosti, tako da čak iu vlažnoj prostoriji ovaj glicid uopće ne vlaži. Ovo se svojstvo aktivno koristi u farmaceutici: ako je obična saharoza uključena u sastav nekog lijeka u obliku praha, tada joj se mora dodati laktoza. Potpuno je prirodan i neškodljiv za ljudski organizam, za razliku od mnogih umjetnih dodataka koji sprječavaju zgrudnjavanje i vlaženje. Koje su funkcije i svojstva ove vrste ugljikohidrata?

Biološki značaj laktoze je izuzetno velik, budući da je laktoza najvažniji nutritivni sastojak mlijeka svih životinja i ljudi. Što se tiče maltoze, njegova svojstva su nešto drugačija.

Maltoza

To je međuproizvod koji se dobiva hidrolizom škroba. Naziv "maltoza" dobio je zbog činjenice da se uglavnom formira pod utjecajem slada (na latinskom, slad je maltum). Široko je rasprostranjen ne samo u biljkama, već iu životinjama. U velikim količinama nastaje u probavnom traktu preživača.

i svojstva

Molekula ovog ugljikohidrata sastoji se od dva dijela α-glukoze u piranoznom obliku koji su međusobno povezani preko prvog i četvrtog atoma ugljika. Izgled je bezbojan, bijeli kristal. Okus je slatkast, savršeno topiv u vodi.

polisaharidi

Treba imati na umu da se svi polisaharidi mogu promatrati s gledišta da su proizvodi polikondenzacije monosaharida. Njihova opća kemijska formula je (C b H 10 O 5) p. U ovom ćemo članku razmotriti škrob, jer je on najtipičniji član obitelji.

Škrob

Nastao kao rezultat fotosinteze, taloži se u velikim količinama u korijenju i sjemenu biljnih organizama. Koja su fizikalna svojstva ove vrste ugljikohidrata? Izgledom je bijeli prah slabo izražene kristalnosti, netopljiv u hladnoj vodi. U vrućoj tekućini stvara koloidnu strukturu (pasta, žele). U probavnom traktu životinja postoji mnogo enzima koji potiču njegovu hidrolizu uz stvaranje glukoze.

Najčešći je koji nastaje od mnogih ostataka a-glukoze. U prirodi se istovremeno nalaze dva njegova oblika: amiloza i amhopektin. Amiloza, budući da je linearni polimer, može se otopiti u vodi. Molekula se sastoji od alfa-glukoznih ostataka koji su povezani preko prvog i četvrtog atoma ugljika.

Treba imati na umu da je škrob prvi vidljivi proizvod biljne fotosinteze. U pšenici i drugim žitaricama ima ga do 60-80%, dok u gomoljima krumpira samo 15-20%. Usput, izgledom zrnaca škroba pod mikroskopom može se točno odrediti vrsta biljke, jer su za sve različite.

Ako se zagrije, njegova će se golema molekula brzo razgraditi u male polisaharide poznate kao dekstrini. Imaju jednu zajedničku kemijsku formulu sa škrobom (C 6 H 12 O 5) x, ali postoji razlika u vrijednosti varijable "x" koja je manja od vrijednosti "n" u škrobu.

Na kraju, dajemo tablicu koja odražava ne samo glavne klase ugljikohidrata, već i njihova svojstva.

Glavne skupine	Značajke molekularne strukture	Posebna svojstva ugljikohidrata
Monosaharidi	Razlikuju se po broju ugljikovih atoma: Triose (C3) tetroze (C4) pentoze (C5) Heksoze (S6)	Bezbojni ili bijeli kristali, visoko topljivi u vodi, slatkog okusa
Oligosaharidi	Složena struktura. Ovisno o vrsti, sadrže 2-10 ostataka jednostavnih monosaharida	Izgledom isti, malo slabije topiv u vodi, manje sladak okus
polisaharidi	Sastoji se od vrlo velikog broja monosaharidnih ostataka	Bijeli prah, kristalna struktura je slabo izražena, ne otapaju se u vodi, ali imaju tendenciju bubrenja u njoj. Okus neutralan

Ovdje su funkcije i svojstva glavnih klasa ugljikohidrata.

Ugljikohidrati imaju primarnu ulogu u opskrbi energijom cijelog tijela, sudjeluju u metabolizmu svih hranjivih tvari. Oni su organski spojevi koji se sastoje od ugljika, vodika i kisika. Ugljikohidrati su zbog svoje lake dostupnosti i brzine asimilacije glavni izvor energije za tijelo.

Ugljikohidrati mogu ući u ljudski organizam hranom (žitarice, povrće, mahunarke, voće itd.), kao i biti proizvedeni iz masti i nekih aminokiselina.

Podjela ugljikohidrata

Strukturno, ugljikohidrati se dijele u sljedeće skupine:

jednostavni ugljikohidrati. Tu spadaju glukoza, galaktoza i fruktoza (monosaharidi), kao i saharoza, laktoza i maltoza (disaharidi).

Glukoza je glavni izvor energije za mozak. Nalazi se u voću i bobicama, a neophodan je za opskrbu energijom i stvaranje glikogena u jetri.

Fruktoza gotovo ne zahtijeva hormon inzulin za svoju apsorpciju, što mu omogućuje da se koristi u dijabetesu, ali u umjerenim količinama.

galaktoza ne pojavljuje se u slobodnom obliku u proizvodima. Dobiva se razgradnjom laktoze.

saharoza nalazi se u šećeru i slatkišima. Kada se proguta, razgrađuje se na više komponenti: glukozu i fruktozu.

Laktoza- ugljikohidrati koji se nalaze u mliječnim proizvodima. Kod urođenog ili stečenog nedostatka enzima laktoze u crijevima, razgradnja laktoze na glukozu i galaktozu je poremećena, što je poznato kao intolerancija na mlijeko. U fermentiranim mliječnim proizvodima ima manje laktoze nego u mlijeku, jer pri fermentaciji mlijeka iz laktoze nastaje mliječna kiselina.

Maltoza- međuproizvod razgradnje škroba probavnim enzimima. Nakon toga se maltoza razgrađuje do glukoze. U slobodnom obliku nalazi se u medu, sladu (odatle drugi naziv – sladni šećer) i pivu.

Složeni ugljikohidrati. To uključuje škrob i glikogen (probavljive ugljikohidrate), kao i vlakna, pektine i hemicelulozu.

Škrob- u prehrani je do 80% svih ugljikohidrata. Njegovi glavni izvori su kruh i peciva, žitarice, mahunarke, riža i krumpir. Škrob se probavlja relativno sporo, razlažući se do glukoze.

Glikogen, također nazvan "životinjski škrob", je polisaharid koji se sastoji od visoko razgranatih lanaca molekula glukoze. U malim količinama nalazi se u životinjskim proizvodima (2-10% u jetri i 0,3-1% u mišićnom tkivu).

Celuloza- Ovo je složeni ugljikohidrat koji je dio membrana biljnih stanica. U tijelu se vlakna praktički ne probavljaju, samo mali dio može utjecati na mikroorganizme u crijevima.

Vlakna se zajedno s pektinima, ligninima i hemicelulozom nazivaju balastnim tvarima. Oni poboljšavaju rad probavnog sustava, kao prevenciju mnogih bolesti. Pektini i hemiceluloza imaju higroskopna svojstva, što im omogućuje da apsorbiraju i nose sa sobom višak kolesterola, amonijaka, žučnih pigmenata i drugih štetnih tvari. Druga važna prednost dijetalnih vlakana je njihova pomoć u prevenciji pretilosti. Budući da nema veliku energetsku vrijednost, povrće zbog velike količine dijetalnih vlakana pridonosi ranom osjećaju sitosti.

Velika količina dijetalnih vlakana nalazi se u integralnom kruhu, mekinjama, povrću i voću.

Glikemijski indeks

Neke ugljikohidrate (jednostavne) tijelo apsorbira gotovo trenutno, što dovodi do naglog povećanja glukoze u krvi, dok se druge (složene) apsorbiraju postupno i ne uzrokuju nagli porast šećera u krvi. Zbog spore apsorpcije, konzumacija hrane koja sadrži ove ugljikohidrate pruža dulji osjećaj sitosti. Ovo se svojstvo koristi u dijetetici, za mršavljenje.

A za procjenu brzine razgradnje proizvoda u tijelu koristi se glikemijski indeks (GI). Ovaj pokazatelj određuje brzinu kojom se proizvod razgrađuje u tijelu i pretvara u glukozu. Što je brža razgradnja proizvoda, viši je njegov glikemijski indeks (GI). Kao standard uzeta je glukoza čiji je glikemijski indeks (GI) 100. Svi ostali pokazatelji uspoređeni su s glikemijskim indeksom (GI) glukoze. Sve vrijednosti GI u raznim namirnicama mogu se vidjeti u posebnoj tablici glikemijskog indeksa proizvoda.

Funkcije ugljikohidrata u tijelu

Ugljikohidrati obavljaju sljedeće funkcije u tijelu:

Oni su glavni izvor energije u tijelu.

Osigurati sve energetske troškove mozga (mozak apsorbira oko 70% glukoze koju oslobađa jetra)

Sudjeluju u sintezi ATP, DNA i RNA molekula.

Regulirajte metabolizam bjelančevina i masti.

U kombinaciji s bjelančevinama stvaraju neke enzime i hormone, izlučevine slinovnica i drugih žlijezda koje stvaraju sluz, kao i druge spojeve.

Dijetalna vlakna poboljšavaju rad probavnog sustava i uklanjaju štetne tvari iz organizma, pektini potiču probavu.

Lipidi- organski spojevi slični mastima, netopivi u vodi, ali dobro topljivi u nepolarnim otapalima (eter, benzin, benzen, kloroform itd.). Divlje spadaju u najjednostavnije biološke molekule.

Kemijski, većina lipida su esteri viših karboksilnih kiselina i niza alkohola. Najpoznatiji među njima masti. Svaka molekula masti formirana je od molekule trihidričnog alkohola glicerola i esterskih veza triju molekula viših karboksilnih kiselina vezanih na nju. Prema prihvaćenoj nomenklaturi, masti se nazivaju triacilgliceroli.

Kada se masti hidroliziraju (tj. cijepaju zbog uvođenja H + i OH - u esterske veze), one se razgrađuju na glicerol i oslobađaju više karboksilne kiseline, od kojih svaka sadrži paran broj ugljikovih atoma.

Atomi ugljika u molekulama viših karboksilnih kiselina mogu biti međusobno povezani jednostrukim i dvostrukim vezama. Među graničnim (zasićenim) višim karboksilnim kiselinama u sastav masti najčešće ulaze:

palmitinska CH3-(CH2)14-COOH ili C15H31COOH;

stearinska CH3-(CH2)16-COOH ili C17H35COOH;

arahidni CH3-(CH2)18-COOH ili C19H39COOH;

među neograničenim:

oleinska CH3-(CH2)7-CH \u003d CH-(CH2)7-COOH ili C17H33COOH;

linolni CH3-(CH2)4-CH \u003d CH-CH2-CH-(CH2)7-COOH ili C17H31COOH;

linolenski CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH ili C 17 H 29 COOH.

Stupanj nezasićenosti i duljina lanca viših karboksilnih kiselina (tj. broj ugljikovih atoma) određuje fizikalna svojstva određene masti.

Masti s kratkim i nezasićenim kiselinskim lancima imaju nisko talište. Na sobnoj temperaturi to su tekućine (ulja) ili masne tvari. Suprotno tome, masti s dugim i zasićenim lancima viših karboksilnih kiselina su krutine na sobnoj temperaturi. Zato se hidrogenacijom (zasićenjem kiselinskih lanaca atomima vodika u dvostrukim vezama) tekući maslac od kikirikija, primjerice, pretvara u homogeni maslac od kikirikija za mazanje, a suncokretovo ulje u margarin. Životinje koje žive u hladnim klimama, poput riba u arktičkim morima, obično sadrže više nezasićenih triacilglicerola od onih koje žive u južnim geografskim širinama. Iz tog razloga njihovo tijelo ostaje fleksibilno čak i pri niskim temperaturama.

razlikovati:

Fosfolipidi- amfifilni spojevi, tj. imaju polarne glave i nepolarne repove. Skupine koje tvore polarnu glavu su hidrofilne (topljive u vodi), dok su nepolarne repne skupine hidrofobne (netopljive u vodi).

Dvojna priroda ovih lipida određuje njihovu ključnu ulogu u organizaciji bioloških membrana.

Vosak- esteri adnoatomskih (s jednom hidroksilnom skupinom) makromolekularnih (s dugim ugljikovim skeletom) alkohola i viših karboksilnih kiselina.

Druga skupina lipida su steroidi. Ove tvari su izgrađene na bazi alkohola kolesterola. Steroidi su vrlo slabo topljivi u vodi i ne sadrže više karboksilne kiseline.

Tu spadaju žučne kiseline, kolesterol, spolni hormoni, vitamin D itd.

bliski steroidima terpeni(tvari za rast biljaka - giberelini; fitol, koji je dio klorofila, karotenoidi - fotosintetski pigmenti; eterična ulja biljaka - mentol, kamfor i dr.).

Lipidi mogu tvoriti komplekse s drugim biološkim molekulama.

Lipoproteini- složene formacije koje sadrže triacilglicerole, kolesterol i proteine, pri čemu potonji nemaju kovalentne veze s lipidima.

Glikolipidi- to je skupina lipida izgrađenih na bazi sfingozinskog alkohola koji osim ostatka viših karboksilnih kiselina sadrže jednu ili više molekula šećera (najčešće glukozu ili galaktozu).

Funkcije lipida

Strukturalni. Fosfolipidi zajedno s proteinima tvore biološke membrane. Membrane također sadrže sterole.

energija. Pri oksidaciji 1 g masti oslobađa se 38,9 kJ energije koja odlazi na stvaranje ATP-a. U obliku lipida pohranjen je značajan dio tjelesnih energetskih rezervi koje se troše pri nedostatku hranjivih tvari. Životinje i biljke koje hiberniraju nakupljaju masti i ulja i koriste ih za održavanje životnih procesa. Visok sadržaj lipida u sjemenu daje energiju za razvoj embrija i sadnice do prelaska na samostalnu prehranu. Sjemenke mnogih biljaka (kokosove palme, ricinusa, suncokreta, soje, uljane repice i dr.) služe kao sirovina za industrijsku proizvodnju ulja.

Zaštitna i toplinska izolacija. Nakupljajući se u potkožnom masnom tkivu i oko pojedinih organa (bubrezi, crijeva), masni sloj štiti tijelo od mehaničkih oštećenja. Osim toga, zbog niske toplinske vodljivosti, sloj potkožnog masnog tkiva pomaže u zadržavanju topline, što omogućuje, primjerice, mnogim životinjama da žive u hladnim klimatskim uvjetima. Kod kitova, osim toga, igra još jednu ulogu - pridonosi uzgonu.

Podmazuje i odbija vodu. Voskovi prekrivaju kožu, vunu, perje, čine ih elastičnijim i štite od vlage. Lišće i plodovi biljaka prekriveni su voskom; Vosak pčele koriste u izgradnji saća.

Regulatorni. Mnogi hormoni potječu iz kolesterola, kao što su spolni hormoni (testosteron kod muškaraca i progesteron kod žena) i kortikosteroidi (aldosteron).

metabolički. Derivati kolesterola, vitamin D igraju ključnu ulogu u razmjeni kalcija i fosfora. Žučne kiseline sudjeluju u procesima probave (emulgiranje masti) i apsorpcije viših karboksilnih kiselina.

Lipidi su izvor metaboličke vode. Pri oksidaciji masti nastaje približno 105 g vode. Ova voda je vrlo važna za neke stanovnike pustinje, posebno za deve koje mogu bez vode 10-12 dana: u tu svrhu koristi se mast pohranjena u grbi. Medvjedi, svisci i druge životinje u zimskom snu dobivaju vodu potrebnu za život kao rezultat oksidacije masti.

Kemijski sastav

Stanična stijenka biljnih stanica sastoji se uglavnom od polisaharida. Sve komponente koje čine staničnu stijenku mogu se podijeliti u 4 skupine:

Strukturalni komponente predstavljene celulozom u većini autotrofnih biljaka.

Komponente matrica, tj. glavna tvar, punilo ljuske - hemiceluloze, proteini, lipidi.

komponente, inkrustiranje stanična stijenka (tj. taložena i obložena iznutra) - lignin i suberin.

komponente, prirastajući zid, tj. nataložen na njegovoj površini - kutin, vosak.

Glavna strukturna komponenta ljuske je celuloza Predstavljaju ga nerazgranate polimerne molekule koje se sastoje od 1000-11000 ostataka - D glukoze, međusobno povezanih glikozidnim vezama. Prisutnost glikozidnih veza stvara mogućnost stvaranja križnih uboda. Zbog toga se duge i tanke molekule celuloze spajaju u elementarne fibrile ili micele. Svaka micela se sastoji od 60-100 paralelnih celuloznih lanaca. Stotine micela grupirane su u micelarne redove i tvore mikrofibrile promjera 10-15 nm. Celuloza ima kristalna svojstva zbog uređenog rasporeda micela u mikrofibrilama. Mikrofibrile su pak međusobno isprepletene poput niti u užetu i spajaju se u makrofibrile. Makrofibrile su debljine oko 0,5 µm. a može doseći duljinu od 4 mikrona. Celuloza nije ni kisela ni alkalna. U odnosu na povišene temperature, prilično je otporna i može se zagrijavati bez raspadanja do temperature od 200 °C. Mnoga od važnih svojstava celuloze su zbog njene visoke otpornosti na enzime i kemikalije. Netopljiv je u vodi, alkoholu, eteru i drugim neutralnim otapalima; netopljiv u kiselinama i lužinama. Celuloza je možda najčešća vrsta organskih makromolekula na Zemlji.

Mikrofibrile ljuske uronjene su u amorfnu plastičnu gel-matricu. Matrica je punilo ljuske. Sastav matriksa biljnih membrana uključuje heterogene skupine polisaharida zvanih hemiceluloze i pektinske tvari.

Hemiceluloze su razgranati polimerni lanci koji se sastoje od raznih ostataka heksoze (D-glukoza, D-galaktoza, manoza),

pentoza (L-ksiloza, L-arabinoza) i mokraćne kiseline (glukuronska i galakturonska). Ove komponente hemiceluloza međusobno se spajaju u različitim količinskim omjerima i tvore različite kombinacije.

Hemicelulozni lanci sastoje se od 150-300 molekula monomera. Puno su kraći. Osim toga, lanci ne kristaliziraju i ne tvore elementarne fibrile.

Zato se hemiceluloze često nazivaju i poluceluloze. Oni čine oko 30-40% suhe težine staničnih stijenki.

U odnosu na kemijske reagense, hemiceluloze su mnogo manje otporne od celuloze: otapaju se u slabim alkalijama bez zagrijavanja; hidroliziraju uz stvaranje šećera u slabo kiselim otopinama; poluvlakna se također otapaju u glicerinu na temperaturi od 300 o C.

Hemiceluloze u tijelu biljaka igraju:

Mehanička uloga, sudjeluje zajedno s celulozom i drugim tvarima u izgradnji staničnih stijenki.

Uloga rezervnih tvari koje se deponiraju i potom troše. U ovom slučaju, funkciju rezervnog materijala uglavnom obavljaju heksoze; a hemiceluloze s mehaničkom funkcijom obično se sastoje od pentoza. Kao rezervna hranjiva, hemiceluloze se talože i u sjemenkama mnogih biljaka.

pektinske tvari imaju prilično složen kemijski sastav i strukturu. Ovo je heterogena skupina koja uključuje razgranate polimere koji nose negativan naboj zbog mnogih ostataka galakturonske kiseline. Karakteristična značajka: pektinske tvari snažno bubre u vodi, a neke se u njoj otapaju. Lako se uništavaju djelovanjem lužina i kiselina.

Sve stanične stijenke u ranoj fazi razvoja gotovo su u potpunosti sastavljene od pektinskih tvari. Međustanična tvar srednje lamine, kao da cementira ljuske susjednih zidova, također se sastoji od ovih tvari, uglavnom kalcijevog pektata. Pektinske tvari, iako u malim količinama, prisutne su u glavnoj debljini odraslih stanica.

U sastav matriksa stanične stijenke, osim ugljikohidratnih komponenti, ulazi i strukturni protein ekstenzin. To je glikoprotein, čiji ugljikohidratni dio predstavljaju ostaci šećera arabinoze.

Klasifikacija vitamina temelji se na načelu njihove topljivosti u vodi i masti.

Vitamini topljivi u vodi: B1 (tiamin), B2 (riboflavin), PP (nikotinska kiselina), B3 (pantotenska kiselina), B6 (piridoksin), B12 (cinkbalamin), Bc (folna kiselina), H (biotin), N (lipoična kiselina) , P (bioflavanoidi), C (askorbinska kiselina) - uključeni su u strukturu i funkcioniranje enzima.

Vitamini topivi u mastima: A (retinol), provitamin A (karoten), D (kalciferoli), E (tokoferoli), K (filokinoni).

Vitamini topivi u mastima uključeni su u strukturu membranskih sustava, osiguravajući njihovo optimalno funkcionalno stanje.

Postoje također tvari slične vitaminima: B13 (orotska kiselina), B15 (pangamska kiselina), B4 (kolin), B8 (inozitol), W (karnitin), H1 (paraminbenzojeva kiselina), F (polinezasićene masne kiseline), U (S=metilmetionin sulfat klorid).