Beskriv og klassifiser karbohydrater. Funksjoner av karbohydrater i kroppen

Mange karbohydrater er hvite faste stoffer som smaker søtt. Ulike karbohydrater har ulik grad av sødme. Så fruktose er tre ganger søtere enn glukose. Honning er halvt fruktose, og det er derfor den er så søt. Andre karbohydrater har en mindre svak søtsmak.

Det mest kjente karbohydratet, glukose, er et av de viktigste karbohydratene, som finnes i fri form i plantesaft, spesielt i frukt og blomsternektar. Karbohydrater finnes i blod, lever, hjerne og andre organer hos dyr og mennesker. Dermed akkumuleres glykogen, et reservekarbohydrat av animalsk opprinnelse, i den menneskelige leveren.

Karbohydrater tjener som hovedkilden til energi for kroppen. Når glukose brytes ned, frigjøres en stor mengde energi, som kroppen bruker på vitale prosesser. Karbohydrater utgjør hoveddelen av menneskets kosthold.

Glukose er stoffet som solenergien samler seg i. Det kan kalles en kobling mellom dyrelivet og solen. Glukose syntetiseres i de grønne bladene til planter fra karbondioksid og vann. Dette er en unik prosess på jorden som sikrer eksistensen av planter, dyr og mennesker.

Formelen C6H12O6 tilsvarer mange strukturer. Blant dem trekker vi ut to - glukose og fruktose. Strukturene deres inneholder fem hydroksyl- og en karbonylgrupper. Dette er tilfellet når stoffet har forskjellige funksjonelle grupper. De kjemiske egenskapene til karbohydrater avhenger av funksjonsgruppene. Glukose er en aldehyd alkohol og fruktose er en keto alkohol. Derfor har glukose egenskapene til flerverdige alkoholer og aldehyder, og fruktose har egenskapene til flerverdige alkoholer og ketoner.

Molekyler av glukose og fruktose er i stand til å kombinere med hverandre med eliminering av vannmolekyler. To molekyler er forbundet gjennom et oksygenatom. Med denne kombinasjonen danner de et disakkarid kalt sukrose, og i hverdagen sukker.

Fiber og stivelse

Når mange glukosemolekyler kombineres, dannes fiber (cellulose) og stivelse, samt glykogen. Alle er kjent med disse stoffene. Bomull og linfibre er bygd opp av lange fibermolekyler. Fiber er en del av treverket.

Fibermolekyler er anordnet parallelt med hverandre og er fast forbundet med hydrogenbindinger. De oppstår mellom oksygenatomene til noen molekyler og hydrogenatomene som er en del av hydroksylgruppen til andre. Det er mange slike bindinger langs hele lengden av fiberen. Derfor har "pakken" av molekyler en høy styrke.

Når stivelse dannes, kombineres glukosemolekyler for å lage lineære og forgrenede kjeder. Stivelse er et smuldrende hvitt pulver. Det finnes i poteter, korn av ulike frokostblandinger, grønnsaker. Det er en viktig komponent i maten vår.

I organismer til dyr og mennesker kombineres glukosemolekyler for å danne dyrestivelse - glykogen. Glykogenmolekyler er mer forgrenede enn stivelsesmolekyler. Glykogen er et lager av glukose: det forsyner kroppen med glukose under økt fysisk anstrengelse.

Glukose, stivelse, fiber er av stor betydning ikke bare i naturen, men også i industrien. Glukose brukes i næringsmiddelindustrien, i medisin. Stivelse brukes til fremstilling av konfekt. Cellulose brukes som et fibrøst materiale og til produksjon av tekstiler, lakk og eksplosiver.

Trenger du hjelp med studiene?

Forrige emne: Estere: Fett
Neste emne: Proteiner: proteinmolekyler og deres egenskaper

FORDØJELSE OG ABSORPJON.

SYNTESE OG FORVALTNING AV GLYKOGEN.

Individuell oppgave

student ved biologisk fakultet

gruppe 4120-2(b)

Menadiyev Ramazan Ismetovich

Zaporozhye 2012

Kort informasjon om karbohydrater
2. Klassifisering av karbohydrater
3. Strukturelle og funksjonelle trekk ved organisasjonen av mono- og disakkarider: struktur; å være i naturen; kvittering; kjennetegn ved individuelle representanter
4.

7. Syntese og nedbrytning av glykogen
8. Konklusjoner

9. Liste over referanser.

INTRODUKSJON

Organiske forbindelser utgjør i gjennomsnitt 20-30 % av cellemassen til en levende organisme.

Disse inkluderer biologiske polymerer: proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater, samt fett og en rekke små hormonmolekyler, pigmenter, ATP osv. Ulike typer celler inkluderer en ulik mengde organiske forbindelser.

RASK SAMMENDRAG OM KARBOHYDRATER

Karbohydrater er organiske forbindelser som består av ett eller flere molekyler av enkle sukkerarter. Den molare massen til karbohydrater varierer fra 100 til 1 000 000 Da (Daltonmasse, omtrent lik massen til ett hydrogenatom).

Deres generelle formel er vanligvis skrevet som Cn (H2O) n (hvor n er minst tre). For første gang i 1844 ble dette begrepet introdusert av innenriksforskeren K.

Schmid (1822-1894). Navnet "karbohydrater" oppsto på grunnlag av analysen av de første kjente representantene for denne gruppen av forbindelser. Det viste seg at disse stoffene består av karbon, hydrogen og oksygen, og forholdet mellom antall hydrogen- og oksygenatomer i dem er det samme som i vann: to hydrogenatomer - ett oksygenatom. Dermed ble de betraktet som en kombinasjon av karbon og vann. I fremtiden ble mange karbohydrater som ikke oppfylte denne betingelsen kjent, men navnet "karbohydrater" er fortsatt generelt akseptert.

I en dyrecelle finnes karbohydrater i en mengde som ikke overstiger 2-5%. Planteceller er de rikeste på karbohydrater, hvor innholdet i noen tilfeller når 90% av tørrmassen (for eksempel i potetknoller, frø).

KLASSIFISERING AV KARBOHYDRATER

Monosakkarider er keton- eller aldehydderivater av flerverdige alkoholer. Karbon-, hydrogen- og oksygenatomene som utgjør deres sammensetning er i forholdet 1:2:1.

Den generelle formelen for enkle sukkerarter er (CH2O) n. Avhengig av lengden på karbonskjelettet (antall karbonatomer) deles de inn i: triose-C3, tetrose-C4, pentose-C5, heksose-C6 osv. I tillegg deles sukkerarter inn i: - aldoser som inneholder aldehydgruppe, - C=O. Disse inkluderer | | H glukose:

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

I løsninger har alle sukkerarter, starter med pentoser, en syklisk form; i lineær form er bare trioser og tetroser til stede. Når den sykliske formen dannes, er oksygenatomet i aldehydgruppen kovalent bundet til det nest siste karbonatomet i kjeden, noe som resulterer i dannelsen av hemiacetaler (i tilfelle av aldoser) og hemiketaler (i tilfelle av ketoser).

Dette sukkeret er et av mellomproduktene av fotosyntesen. Pentoser finnes under naturlige forhold hovedsakelig som bestanddeler av molekyler av mer komplekse stoffer, for eksempel komplekse polysakkarider kalt pentosaner, samt vegetabilsk tannkjøtt. Pentoser i en betydelig mengde (10-15%) finnes i tre og halm. I naturen er arabinose overveiende funnet.

Den finnes i kirsebærlim, rødbeter og gummi arabicum, hvorfra den er hentet. Ribose og deoksyribose er bredt representert i dyre- og planteverdenen; dette er sukkerarter som utgjør monomerene til nukleinsyrene RNA og DNA. Ribose oppnås ved epimerisering av arabinose.

Xylose dannes ved hydrolyse av polysakkaridet xylosan som finnes i halm, kli, tre og solsikkeskall. Produktene fra ulike typer xylosefermentering er melkesyre, eddiksyre, sitronsyre, ravsyre og andre syrer.

Xylose absorberes dårlig av menneskekroppen. Hydrolysater som inneholder xylose brukes til å dyrke noen typer gjær, de brukes som en proteinkilde for fôring av husdyr. Når xylose reduseres, oppnås xylitolalkohol, den brukes som sukkererstatning for diabetikere.

Xylitol er mye brukt som en fuktighetsstabilisator og mykner (i papirindustrien, parfymeri, cellofanproduksjon).

Det er en av hovedkomponentene i produksjonen av en rekke overflateaktive stoffer, lakk, lim. Av heksosene er glukose, fruktose og galaktose de mest utbredte; deres generelle formel er C6H12O6. Glukose (druesukker, dekstrose) finnes i juice av druer og annen søt frukt, og i små mengder hos dyr og mennesker. Glukose er en del av de viktigste disakkaridene - rør- og druesukker.

Polysakkarider med høy molekylvekt, det vil si stivelse, glykogen (animalsk stivelse) og cellulose, er i sin helhet bygget av rester av glukosemolekyler som er koblet til hverandre på forskjellige måter. Glukose er den primære energikilden for cellene. Menneskelig blod inneholder 0,1-0,12% glukose, en reduksjon i indikatoren forårsaker brudd på den vitale aktiviteten til nerve- og muskelceller, noen ganger ledsaget av kramper eller besvimelse. Nivået av glukose i blodet reguleres av en kompleks mekanisme i nervesystemet og endokrine kjertler.

Glukose brukes i tekstilproduksjon og i enkelte andre industrier som reduksjonsmiddel. I medisin brukes ren glukose i form av oppløsninger for injeksjon i blodet for en rekke sykdommer og i form av tabletter. Vitamin C er hentet fra det.

Galaktose er sammen med glukose en del av noen glykosider og polysakkarider. Restene av galaktosemolekyler er en del av de mest komplekse biopolymerene - gangliosider eller glykosfingolipider. De finnes i nerveknutene (ganglia) hos mennesker og dyr og finnes også i hjernevevet, i milten hos erytrocytter. Galaktose oppnås hovedsakelig ved hydrolyse av melkesukker. Fruktose (fruktsukker) i fri tilstand finnes i frukt, honning.

Inkludert i mange komplekse sukkerarter, for eksempel rørsukker, hvorfra det kan fås ved hydrolyse. Danner et komplekst strukturert høymolekylært polysakkaridinulin, som finnes i noen planter. Fruktose er også hentet fra inulin. Fruktose er et verdifullt matsukker; det er 1,5 ganger søtere enn sukrose og 3 ganger søtere enn glukose. Det absorberes godt av kroppen. Når fruktose reduseres, dannes sorbitol og mannitol. Sorbitol brukes som sukkererstatning i kostholdet til diabetikere; i tillegg brukes det til produksjon av askorbinsyre (vitamin C).

Disakkarider er typiske sukkerlignende polysakkarider. Dette er faste stoffer, eller ikke-krystalliserende siruper, svært løselige i vann.

Både amorfe og krystallinske disakkarider smelter vanligvis over en rekke temperaturer og brytes vanligvis ned. Disakkarider dannes ved en kondensasjonsreaksjon mellom to monosakkarider, vanligvis heksoser. Bindingen mellom to monosakkarider kalles en glykosidbinding. Det dannes vanligvis mellom det første og fjerde karbonatomet i tilstøtende monosakkaridenheter (1,4-glykosidbinding).

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Maltsukker er mye mindre søtt enn rørsukker (med 0,6 ganger ved samme konsentrasjoner). Laktose (melkesukker).

Navnet på dette disakkaridet oppsto i forbindelse med dets tilberedning fra melk (fra latin lactum - melk). Ved hydrolyse brytes laktose ned til glukose og galaktose:

Laktose skiller seg fra andre sukkerarter i fravær av hygroskopisitet: den blir ikke fuktig. Melkesukker brukes som et farmasøytisk preparat og mat for spedbarn. Laktose er 4 eller 5 ganger mindre søt enn sukrose. Sukrose (rør- eller betesukker). Navnet oppsto i forbindelse med produksjonen enten fra sukkerroer eller sukkerrør. Rørsukker har vært kjent i mange århundrer f.Kr.

Bare i midten av XVIII århundre. dette disakkaridet ble oppdaget i sukkerroer og først på begynnelsen av 1800-tallet. den ble anskaffet i et produksjonsmiljø. Sukrose er svært vanlig i planteriket. Blader og frø inneholder alltid en liten mengde sukrose. Det finnes også i frukt (aprikoser, fersken, pærer, ananas). Det er mye av det i lønn og palmejuice, mais. Dette er det mest kjente og mest brukte sukkeret.

Når det hydrolyseres, dannes glukose og fruktose fra det:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

En blanding av like mengder glukose og fruktose, som er et resultat av inversjon av rørsukker (på grunn av endringen i prosessen med hydrolyse av høyre rotasjon av løsningen til venstre), kalles invertsukker (inversjon av rotasjon). Naturlig invertsukker er honning, som hovedsakelig består av glukose og fruktose. Sukrose oppnås i store mengder.

KLASSIFISERING AV KARBOHYDRATER

Sukkerroer inneholder 16-20% sukrose, sukkerrør - 14-26%. De vaskede rødbetene knuses og sukrose ekstraheres gjentatte ganger i apparater med vann med en temperatur på ca. 80 grader. Den resulterende væsken, som inneholder, i tillegg til sukrose, et stort antall forskjellige urenheter, behandles med kalk.

Kalk utfeller en rekke organiske syrer i form av kalsiumsalter, samt proteiner og noen andre stoffer. En del av kalken danner kaldtvannsløselige kalsiumsakkarater med rørsukker, som ødelegges ved behandling med karbondioksid.

Bunnfallet av kalsiumkarbonat separeres ved filtrering, filtratet etter ytterligere rensing inndampes i vakuum inntil en grøtaktig masse er oppnådd.

De separerte krystallene av sukrose separeres ved bruk av sentrifuger. Slik oppnås råsukker, som har en gulaktig farge, en brun moderlut, en ikke-krystalliserende sirup (betemelasse eller melasse). Sukker renses (raffineres) og det ferdige produktet oppnås.

1234Neste ⇒

Publiseringsdato: 2015-11-01; Les: 417 | Opphavsrettsbrudd på siden

Kapittel I. KARBOHYDRATER

§ 1. KLASSIFISERING OG FUNKSJONER AV KARBOHYDRATER

Selv i eldgamle tider ble menneskeheten kjent med karbohydrater og lærte å bruke dem i hverdagen.

Bomull, lin, tre, stivelse, honning, rørsukker er bare noen av karbohydratene som spilte en viktig rolle i utviklingen av sivilisasjonen. Karbohydrater er blant de vanligste organiske forbindelsene i naturen. De er integrerte komponenter i cellene til enhver organisme, inkludert bakterier, planter og dyr. I planter utgjør karbohydrater 80 - 90% av tørrvekten, hos dyr - omtrent 2% av kroppsvekten.

Syntesen deres fra karbondioksid og vann utføres av grønne planter som bruker energien fra sollys ( fotosyntese). Den totale støkiometriske ligningen for denne prosessen er:

Glukose og andre enkle karbohydrater omdannes deretter til mer komplekse karbohydrater som stivelse og cellulose.

Planter bruker disse karbohydratene til å frigjøre energi gjennom respirasjonsprosessen. Denne prosessen er i hovedsak det motsatte av prosessen med fotosyntese:

Interessant å vite! Grønne planter og bakterier i prosessen med fotosyntese absorberer årlig omtrent 200 milliarder tonn karbondioksid fra atmosfæren. I dette tilfellet slippes rundt 130 milliarder tonn oksygen ut i atmosfæren og 50 milliarder tonn oksygen syntetiseres.

tonn organiske karbonforbindelser, hovedsakelig karbohydrater.

Dyr klarer ikke å syntetisere karbohydrater fra karbondioksid og vann.

Ved å innta karbohydrater med mat, bruker dyr energien som er akkumulert i dem for å opprettholde vitale prosesser.

Navnet "karbohydrater" er historisk. De første representantene for disse stoffene ble beskrevet av oppsummeringsformelen СmH2nOn eller Cm(H2O)n. Et annet navn for karbohydrater er Sahara- på grunn av den søte smaken av de enkleste karbohydratene.

I henhold til deres kjemiske struktur er karbohydrater en kompleks og mangfoldig gruppe forbindelser. Blant dem er det både ganske enkle forbindelser med en molekylvekt på omtrent 200, og gigantiske polymerer, hvis molekylvekt når flere millioner. Sammen med karbon-, hydrogen- og oksygenatomer kan karbohydrater inneholde atomer av fosfor, nitrogen, svovel og, sjelden, andre grunnstoffer.

Klassifisering av karbohydrater

Alle kjente karbohydrater kan deles inn i to store grupper – enkle karbohydrater og komplekse karbohydrater.

En egen gruppe består av karbohydratholdige blandede polymerer, for eksempel glykoproteiner - et kompleks med et proteinmolekyl, glykolipider - et kompleks med et lipid, etc.

Enkle karbohydrater (monosakkarider eller monoser) er som ikke er i stand til å danne enklere karbohydratmolekyler ved hydrolyse.

Hvis monosakkarider inneholder en aldehydgruppe, tilhører de klassen aldoser (aldehydalkoholer), hvis keton - til klassen ketoser (ketoalkoholer). Avhengig av antall karbonatomer i et monosakkaridmolekyl, skilles trioser (C3), tetroser (C4), pentoser (C5), heksoser (C6), etc. ut:

De vanligste i naturen er pentoser og heksoser.

Komplekse karbohydrater (polysakkarider eller polyoser) er polymerer bygget av monosakkaridrester.

De hydrolyserer for å danne enkle karbohydrater. Avhengig av polymerisasjonsgraden er de delt inn i lav molekylvekt (oligosakkarider, hvis polymeriseringsgrad som regel er mindre enn 10) og høy molekylvekt. Oligosakkarider er sukkerlignende karbohydrater som er løselige i vann og har en søtlig smak.

I henhold til deres evne til å redusere metallioner (Cu2+, Ag+), er de delt inn i reduserende og ikke-reduserende. Polysakkarider, avhengig av sammensetningen, kan også deles inn i to grupper: homopolysakkarider og heteropolysakkarider.

Homopolysakkarider er bygget av monosakkaridrester av samme type, og heteropolysakkarider er bygget av rester av forskjellige monosakkarider.

Det som er sagt med eksempler på de vanligste representantene for hver gruppe karbohydrater kan representeres som følgende diagram:

Funksjoner av karbohydrater

De biologiske funksjonene til polysakkarider er svært forskjellige.

Energi- og lagringsfunksjon

Karbohydrater inneholder hovedmengden av kalorier som forbrukes av en person med mat.

Stivelse er hovedkarbohydratet i mat.

Karbohydrater: Deres klassifisering og sammensetning

Det finnes i bakervarer, poteter, som en del av frokostblandinger. Menneskets kosthold inneholder også glykogen (i lever og kjøtt), sukrose (som tilsetningsstoffer til ulike retter), fruktose (i frukt og honning), laktose (i melk).

Polysakkarider må, før de absorberes av kroppen, hydrolyseres av fordøyelsesenzymer til monosakkarider. Bare i denne formen blir de absorbert i blodet. Med blodstrømmen kommer monosakkarider inn i organer og vev, hvor de brukes til å syntetisere sine egne karbohydrater eller andre stoffer, eller gjennomgår spaltning for å trekke ut energi fra dem.

Energien som frigjøres fra nedbrytningen av glukose lagres i form av ATP.

Det er to prosesser for nedbrytning av glukose: anaerob (i fravær av oksygen) og aerob (i nærvær av oksygen). Melkesyre dannes som et resultat av den anaerobe prosessen

som ved store fysiske anstrengelser hoper seg opp i musklene og forårsaker smerte.

Som et resultat av den aerobe prosessen oksideres glukose til karbonmonoksid (IV) og vann:

Som følge av aerob nedbrytning av glukose frigjøres mye mer energi enn som følge av anaerob nedbrytning.

Generelt frigjør oksidasjon av 1 g karbohydrater 16,9 kJ energi.

Glukose kan gjennomgå alkoholisk gjæring. Denne prosessen utføres av gjær under anaerobe forhold:

Alkoholgjæring er mye brukt i industrien for produksjon av vin og etylalkohol.

Mennesket lærte å bruke ikke bare alkoholgjæring, men fant også bruken av melkesyregjæring, for eksempel for å skaffe melkesyreprodukter og syltegrønnsaker.

Hos mennesker og dyr er det ingen enzymer som er i stand til å hydrolysere cellulose; likevel er cellulose hovedmatkomponenten for mange dyr, spesielt for drøvtyggere.

Magen til disse dyrene inneholder store mengder bakterier og protozoer som produserer enzymet cellulase, som katalyserer hydrolysen av cellulose til glukose. Sistnevnte kan gjennomgå ytterligere transformasjoner, som et resultat av at det dannes smørsyre, eddiksyre, propionsyre, som kan absorberes i blodet til drøvtyggere.

Karbohydrater har også en reservefunksjon.

Så, stivelse, sukrose, glukose i planter og glykogen i dyr er energireserven til cellene deres.

Strukturelle, støttende og beskyttende funksjoner

Cellulose i planter og kitin i virvelløse dyr og sopp utfører støttende og beskyttende funksjoner.

Polysakkarider danner en kapsel i mikroorganismer, og styrker derved membranen. Lipopolysakkarider av bakterier og glykoproteiner på overflaten av dyreceller gir selektivitet av intercellulær interaksjon og immunologiske reaksjoner i kroppen. Ribose er byggesteinen til RNA, mens deoksyribose er byggesteinen til DNA.

Den beskyttende funksjonen utføres av heparin. Dette karbohydratet, som er en hemmer av blodpropp, forhindrer dannelsen av blodpropp. Det finnes i blodet og bindevevet til pattedyr.

Cellevegger av bakterier, dannet av polysakkarider, festet med korte aminosyrekjeder, beskytter bakterieceller mot uønskede effekter. Karbohydrater er involvert i krepsdyr og insekter i konstruksjonen av det ytre skjelettet, som utfører en beskyttende funksjon.

Regulerende funksjon

Fiber forbedrer tarmmotiliteten, og forbedrer dermed fordøyelsen.

En interessant mulighet er bruken av karbohydrater som en kilde til flytende drivstoff - etanol.

Siden antikken har tre blitt brukt til oppvarming av hjem og matlaging. I det moderne samfunnet blir denne typen drivstoff erstattet av andre typer - olje og kull, som er billigere og mer praktisk å bruke. Vegetabilske råvarer er imidlertid, til tross for noen ulemper ved bruk, i motsetning til olje og kull, en fornybar energikilde. Men bruken i forbrenningsmotorer er vanskelig. For disse formål er det å foretrekke å bruke flytende drivstoff eller gass.

Fra lavverdig tre, halm eller andre plantematerialer som inneholder cellulose eller stivelse, kan du få flytende drivstoff - etylalkohol.

For å gjøre dette må du først hydrolysere cellulose eller stivelse og få glukose:

og deretter utsette den resulterende glukosen for alkoholisk fermentering og oppnå etylalkohol. Når den er raffinert, kan den brukes som drivstoff i forbrenningsmotorer. Det skal bemerkes at i Brasil, for dette formålet, oppnås milliarder av liter alkohol årlig fra sukkerrør, sorghum og kassava og brukes i forbrenningsmotorer.

KARBOHYDRATENES BIOLOGISKE ROLLE.

FORDØJELSE OG ABSORPJON.

SYNTESE OG FORVALTNING AV GLYKOGEN.

Individuell oppgave

student ved biologisk fakultet

gruppe 4120-2(b)

Menadiyev Ramazan Ismetovich

Zaporozhye 2012

Den biologiske rollen til biopolymerer - polysakkarider
5. Kjemiske egenskaper til karbohydrater
6. Fordøyelse og absorpsjon

7. Syntese og nedbrytning av glykogen
8. Konklusjoner

9. Liste over referanser.

INTRODUKSJON

Organiske forbindelser utgjør i gjennomsnitt 20-30 % av cellemassen til en levende organisme. Disse inkluderer biologiske polymerer: proteiner, nukleinsyrer, karbohydrater, samt fett og en rekke små hormonmolekyler, pigmenter, ATP osv. Ulike typer celler inkluderer en ulik mengde organiske forbindelser.

Komplekse karbohydrater-polysakkarider dominerer i planteceller, mens det hos dyr er mer proteiner og fett. Ikke desto mindre utfører hver av gruppene av organiske stoffer i alle typer celler lignende funksjoner: det gir energi, er et byggemateriale.

RASK SAMMENDRAG OM KARBOHYDRATER

Karbohydrater er organiske forbindelser som består av ett eller flere molekyler av enkle sukkerarter.

Den molare massen til karbohydrater varierer fra 100 til 1 000 000 Da (Daltonmasse, omtrent lik massen til ett hydrogenatom). Deres generelle formel er vanligvis skrevet som Cn (H2O) n (hvor n er minst tre). For første gang i 1844 ble dette begrepet introdusert av husforskeren K. Schmid (1822-1894). Navnet "karbohydrater" oppsto på grunnlag av analysen av de første kjente representantene for denne gruppen av forbindelser. Det viste seg at disse stoffene består av karbon, hydrogen og oksygen, og forholdet mellom antall hydrogen- og oksygenatomer i dem er det samme som i vann: to hydrogenatomer - ett oksygenatom.

Dermed ble de betraktet som en kombinasjon av karbon og vann. I fremtiden ble mange karbohydrater som ikke oppfylte denne betingelsen kjent, men navnet "karbohydrater" er fortsatt generelt akseptert. I en dyrecelle finnes karbohydrater i en mengde som ikke overstiger 2-5%. Planteceller er de rikeste på karbohydrater, hvor innholdet i noen tilfeller når 90% av tørrmassen (for eksempel i potetknoller, frø).

KLASSIFISERING AV KARBOHYDRATER

Det er tre grupper av karbohydrater: monosakkarider, eller enkle sukkerarter (glukose, fruktose); oligosakkarider - forbindelser bestående av 2-10 fortløpende koblede molekyler av enkle sukkerarter (sukrose, maltose); polysakkarider som inneholder mer enn 10 sukkermolekyler (stivelse, cellulose).

STRUKTURELLE OG FUNKSJONELLE FUNKSJONER I ORGANISASJONEN AV MONO- OG DISAKKARIDER: STRUKTUR; FINN I NATUREN; MOTTA. KARAKTERISTIKKER TIL DE ENKELTE REPRESENTANTER

Monosakkarider er keton- eller aldehydderivater av flerverdige alkoholer. Karbon-, hydrogen- og oksygenatomene som utgjør deres sammensetning er i forholdet 1:2:1. Den generelle formelen for enkle sukkerarter er (CH2O) n. Avhengig av lengden på karbonskjelettet (antall karbonatomer), er de delt inn i: triose-C3, tetrose-C4, pentose-C5, heksose-C6, etc.

e. I tillegg er sukkerarter delt inn i: - aldoser som inneholder en aldehydgruppe, - C \u003d O. Disse inkluderer | | H glukose:

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

Ketose som inneholder en ketongruppe - C-. Til dem, for eksempel, || refererer til fruktose.

I løsninger har alle sukkerarter, starter med pentoser, en syklisk form; i lineær form er bare trioser og tetroser til stede.

Når den sykliske formen dannes, er oksygenatomet i aldehydgruppen kovalent bundet til det nest siste karbonatomet i kjeden, noe som resulterer i dannelsen av hemiacetaler (i tilfelle av aldoser) og hemiketaler (i tilfelle av ketoser).

KARAKTERISTIKKER AV MONOSAKKARIDER, INDIVIDUELLE REPRESENTANTER

Av tetrosene er erytrose den viktigste i metabolske prosesser.

Pentoser i en betydelig mengde (10-15%) finnes i tre og halm. I naturen er arabinose overveiende funnet. Den finnes i kirsebærlim, rødbeter og gummi arabicum, hvorfra den er hentet. Ribose og deoksyribose er bredt representert i dyre- og planteverdenen; dette er sukkerarter som utgjør monomerene til nukleinsyrene RNA og DNA. Ribose oppnås ved epimerisering av arabinose.

Hydrolysater som inneholder xylose brukes til å dyrke noen typer gjær, de brukes som en proteinkilde for fôring av husdyr. Når xylose reduseres, oppnås xylitolalkohol, den brukes som sukkererstatning for diabetikere. Xylitol er mye brukt som en fuktighetsstabilisator og mykner (i papirindustrien, parfymeri, cellofanproduksjon). Det er en av hovedkomponentene i produksjonen av en rekke overflateaktive stoffer, lakk, lim.

Av heksosene er glukose, fruktose og galaktose de mest utbredte; deres generelle formel er C6H12O6. Glukose (druesukker, dekstrose) finnes i juice av druer og annen søt frukt, og i små mengder hos dyr og mennesker. Glukose er en del av de viktigste disakkaridene - rør- og druesukker. Polysakkarider med høy molekylvekt, det vil si stivelse, glykogen (animalsk stivelse) og cellulose, er i sin helhet bygget av rester av glukosemolekyler som er koblet til hverandre på forskjellige måter.

Glukose er den primære energikilden for cellene. Menneskelig blod inneholder 0,1-0,12% glukose, en reduksjon i indikatoren forårsaker brudd på den vitale aktiviteten til nerve- og muskelceller, noen ganger ledsaget av kramper eller besvimelse. Nivået av glukose i blodet reguleres av en kompleks mekanisme i nervesystemet og endokrine kjertler.

En av de massive alvorlige endokrine sykdommene - diabetes mellitus - er assosiert med hypofunksjon av øysonene i bukspyttkjertelen. Det er ledsaget av en betydelig reduksjon i permeabiliteten til membranen til muskel- og fettceller for glukose, noe som fører til en økning i glukoseinnholdet i blodet, så vel som i urinen. Glukose til medisinske formål oppnås ved rensing - rekrystallisering - teknisk glukose fra vandige eller vann-alkoholløsninger.

Det får man vitamin C. Galaktose er sammen med glukose en del av noen glykosider og polysakkarider. Restene av galaktosemolekyler er en del av de mest komplekse biopolymerene - gangliosider eller glykosfingolipider. De finnes i nerveknutene (ganglia) hos mennesker og dyr og finnes også i hjernevevet, i milten hos erytrocytter. Galaktose oppnås hovedsakelig ved hydrolyse av melkesukker. Fruktose (fruktsukker) i fri tilstand finnes i frukt, honning.

Det absorberes godt av kroppen. Når fruktose reduseres, dannes sorbitol og mannitol. Sorbitol brukes som sukkererstatning i kostholdet til diabetikere; i tillegg brukes det til produksjon av askorbinsyre (vitamin C).

Ved oksidering gir fruktose vinsyre og oksalsyre.

Disakkarider er typiske sukkerlignende polysakkarider. Dette er faste stoffer, eller ikke-krystalliserende siruper, svært løselige i vann. Både amorfe og krystallinske disakkarider smelter vanligvis over en rekke temperaturer og brytes vanligvis ned. Disakkarider dannes ved en kondensasjonsreaksjon mellom to monosakkarider, vanligvis heksoser. Bindingen mellom to monosakkarider kalles en glykosidbinding. Det dannes vanligvis mellom det første og fjerde karbonatomet i tilstøtende monosakkaridenheter (1,4-glykosidbinding).

Denne prosessen kan gjentas utallige ganger, noe som resulterer i dannelsen av gigantiske polysakkaridmolekyler. Når monosakkaridenhetene er koblet sammen, kalles de rester. Maltose består altså av to glukoserester. De vanligste disakkaridene er maltose (glukose + glukose), laktose (glukose + galaktose) og sukrose (glukose + fruktose).

INDIVIDUELLE REPRESENTANTER FOR DISAKKARIDER

Maltose (maltsukker) har formelen C12H22O11.

Karbohydrater. Klassifisering. Funksjoner

Navnet oppsto i forbindelse med metoden for å oppnå maltose: den er hentet fra stivelse når den utsettes for malt (latin maltum - malt). Som et resultat av hydrolyse deles maltose i to molekyler av glukose:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Maltsukker er et mellomprodukt i hydrolyse av stivelse, det er vidt distribuert i plante- og dyreorganismer.

Maltsukker er mye mindre søtt enn rørsukker (med 0,6 ganger ved samme konsentrasjoner). Laktose (melkesukker). Navnet på dette disakkaridet oppsto i forbindelse med dets tilberedning fra melk (fra lat.

laktum - melk). Ved hydrolyse brytes laktose ned til glukose og galaktose:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Laktose er hentet fra melk: i kumelk inneholder den 4-5,5%, i kvinnemelk - 5,5-8,4%.

Laktose skiller seg fra andre sukkerarter i fravær av hygroskopisitet: den blir ikke fuktig. Melkesukker brukes som et farmasøytisk preparat og mat for spedbarn.

Laktose er 4 eller 5 ganger mindre søt enn sukrose. Sukrose (rør- eller betesukker). Navnet oppsto i forbindelse med produksjonen enten fra sukkerroer eller sukkerrør. Rørsukker har vært kjent i mange århundrer f.Kr. Bare i midten av XVIII århundre. dette disakkaridet ble oppdaget i sukkerroer og først på begynnelsen av 1800-tallet. den ble anskaffet i et produksjonsmiljø.

Sukrose er svært vanlig i planteriket. Blader og frø inneholder alltid en liten mengde sukrose. Det finnes også i frukt (aprikoser, fersken, pærer, ananas). Det er mye av det i lønn og palmejuice, mais. Dette er det mest kjente og mest brukte sukkeret. Når det hydrolyseres, dannes glukose og fruktose fra det:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Naturlig invertsukker er honning, som hovedsakelig består av glukose og fruktose. Sukrose oppnås i store mengder. Sukkerroer inneholder 16-20% sukrose, sukkerrør - 14-26%. De vaskede rødbetene knuses og sukrose ekstraheres gjentatte ganger i apparater med vann med en temperatur på ca. 80 grader.

Den resulterende væsken, som inneholder, i tillegg til sukrose, et stort antall forskjellige urenheter, behandles med kalk. Kalk utfeller en rekke organiske syrer i form av kalsiumsalter, samt proteiner og noen andre stoffer.

En del av kalken danner kaldtvannsløselige kalsiumsakkarater med rørsukker, som ødelegges ved behandling med karbondioksid.

Bunnfallet av kalsiumkarbonat separeres ved filtrering, filtratet etter ytterligere rensing inndampes i vakuum inntil en grøtaktig masse er oppnådd. De separerte krystallene av sukrose separeres ved bruk av sentrifuger. Slik oppnås råsukker, som har en gulaktig farge, en brun moderlut, en ikke-krystalliserende sirup (betemelasse eller melasse).

Sukker renses (raffineres) og det ferdige produktet oppnås.

1234Neste ⇒

Publiseringsdato: 2015-11-01; Les: 416 | Opphavsrettsbrudd på siden

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

Karbohydrater (sukker en , sakkarider) - organiske stoffer som inneholder en karbonylgruppe og flere hydroksylgrupper. Navnet på klassen av forbindelser kommer fra ordene "karbonhydrater", det ble først foreslått av K. Schmidt i 1844. Utseendet til et slikt navn skyldes det faktum at de første karbohydratene kjent for vitenskapen ble beskrevet av bruttoformelen C x (H 2 O) y, som formelt er forbindelser av karbon og vann.

Alle karbohydrater er bygd opp av individuelle "enheter", som er sakkarider. I henhold til evnen til å hydrolysere til monomerer, er karbohydrater delt inn i to grupper: enkle og komplekse. Karbohydrater som inneholder én enhet kalles monosakkarider, to enheter kalles disakkarider, fra to til ti enheter kalles oligosakkarider, og mer enn ti enheter kalles polysakkarider. Vanlige monosakkarider er polyhydroksyaldehyder (aldoser) eller polyoksyketoner (ketoser) med en lineær kjede av karbonatomer (m = 3-9), som hver (unntatt karbonylkarbonet) er assosiert med en hydroksylgruppe. Den enkleste av monosakkaridene, glyceraldehyd, inneholder ett asymmetrisk karbonatom og er kjent som to optiske antipoder (D og L). Monosakkarider øker raskt blodsukkernivået og har høy glykemisk indeks, og derfor kalles de også raske karbohydrater. De løses lett opp i vann og syntetiseres i grønne planter. Karbohydrater som består av 3 eller flere enheter kalles komplekse. Mat rik på langsomme karbohydrater øker gradvis glukoseinnholdet og har lav glykemisk indeks, og det er derfor de også kalles langsomme karbohydrater. Komplekse karbohydrater er produkter av polykondensasjon av enkle sukkerarter (monosakkarider), og i motsetning til enkle, er de i prosessen med hydrolytisk spaltning i stand til å brytes ned til monomerer, med dannelse av hundrevis og tusenvis av monosakkaridmolekyler.

I levende organismer, karbohydrater følgende funksjoner:

1. Strukturelle og støttende funksjoner. Karbohydrater er involvert i konstruksjonen av ulike støttestrukturer. Siden cellulose er den viktigste strukturelle komponenten i celleveggene til planter, utfører kitin en lignende funksjon i sopp, og gir også stivhet til eksoskjelettet til leddyr.

2. Beskyttende rolle i planter. Noen planter har beskyttende formasjoner (torner, prikker, etc.) som består av cellevegger av døde celler.

3. Plastfunksjon. Karbohydrater er en del av komplekse molekyler (for eksempel er pentoser (ribose og deoksyribose) involvert i konstruksjonen av ATP, DNA og RNA).

4. Energifunksjon. Karbohydrater tjener som energikilde: når 1 gram karbohydrater oksideres, frigjøres 4,1 kcal energi og 0,4 g vann.

5. Reservefunksjon. Karbohydrater fungerer som reservenæringsstoffer: glykogen i dyr, stivelse og inulin i planter.

6. Osmotisk funksjon. Karbohydrater er involvert i reguleringen av osmotisk trykk i kroppen. Så, blodet inneholder 100-110 mg /% glukose, det osmotiske trykket i blodet avhenger av konsentrasjonen av glukose.

7. Reseptorfunksjon. Oligosakkarider er en del av den mottakelige delen av mange cellulære reseptorer eller ligandmolekyler.

18. Monosakkarider: trioser, tetroser, pentoser, heksoser. Struktur, åpne og sykliske former. Optisk isomeri. Kjemiske egenskaper av glukose, fruktose. Kvalitative reaksjoner på glukose.

Monosakkarider(fra gresk monos- den eneste, sakkar- sukker) - de enkleste karbohydratene som ikke hydrolyserer for å danne enklere karbohydrater - de er vanligvis fargeløse, lettløselige i vann, dårlig i alkohol og fullstendig uløselige i eter, faste gjennomsiktige organiske forbindelser, en av hovedgruppene av karbohydrater, den enkleste form for sukker. Vandige løsninger har en nøytral pH. Noen monosakkarider har en søt smak. Monosakkarider inneholder en karbonylgruppe (aldehyd eller keton), så de kan betraktes som derivater av flerverdige alkoholer. Et monosakkarid med en karbonylgruppe i enden av kjeden er et aldehyd og kalles aldose. Ved enhver annen posisjon av karbonylgruppen er monosakkaridet et keton og kalles ketose. Avhengig av lengden på karbonkjeden (fra tre til ti atomer), er det trioser, tetroser, pentoser, heksoser, heptose og så videre. Blant dem er de mest utbredte i naturen pentoser og heksoser. Monosakkarider er byggesteinene som disakkarider, oligosakkarider og polysakkarider syntetiseres fra.

D-glukose (druesukker el dekstrose, C 6 H 12 O 6) - seksatomisk sukker ( heksose), en strukturell enhet (monomer) av mange polysakkarider (polymerer) - disakkarider: (maltose, sukrose og laktose) og polysakkarider (cellulose, stivelse). Andre monosakkarider er generelt kjent som komponenter av di-, oligo- eller polysakkarider og er sjeldne i fri tilstand. Naturlige polysakkarider tjener som hovedkildene til monosakkarider.

Kvalitativ respons:

La oss tilsette noen dråper kobber(II)sulfatløsning og en alkaliløsning til en glukoseløsning. Det dannes ikke utfelling av kobberhydroksid. Løsningen blir knallblå. I dette tilfellet løser glukose opp kobber(II)hydroksid og oppfører seg som en flerverdig alkohol, og danner en kompleks forbindelse.
La oss varme opp løsningen. Under disse forholdene demonstrerer reaksjonen med kobber(II)hydroksid de reduserende egenskapene til glukose. Fargen på løsningen begynner å endre seg. Først dannes et gult bunnfall av Cu 2 O, som over tid danner større røde CuO-krystaller. Glukose oksideres til glukonsyre.

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

19. Oligosakkarider: struktur, egenskaper. Disakkarider: maltose, laktose, cellobiose, sukrose. biologisk rolle.

Mesteparten oligosakkarider Det er representert av disakkarider, blant hvilke sukrose, maltose og laktose spiller en viktig rolle for dyreorganismen. Disakkaridet til cellobiose er avgjørende for plantelivet.
Disakkarider (bioser) danner ved hydrolyse to identiske eller forskjellige monosakkarider. For å etablere deres struktur, er det nødvendig å vite fra hvilke monoser disakkaridet er bygget; i hvilken form, furanose eller pyranose, er monosakkaridet i disakkaridet; Hvilke hydroksylgrupper er involvert i å binde to enkle sukkermolekyler.
Disakkarider kan deles inn i to grupper: ikke-reduserende og reduserende sukker.
Den første gruppen inkluderer trehalose (soppsukker). Den er ikke i stand til tautomerisme: esterbindingen mellom to glukoserester dannes med deltakelse av begge glukosidhydroksylene
Den andre gruppen inkluderer maltose (maltsukker). Den er i stand til tautomerisme, siden bare en av de glukosidiske hydroksylene brukes til å danne en esterbinding, og derfor inneholder den en aldehydgruppe i skjult form. Det reduserende disakkaridet er i stand til mutarotasjon. Det reagerer med reagenser for en karbonylgruppe (ligner på glukose), reduseres til en flerverdig alkohol, oksideres til en syre
Hydroksylgrupper av disakkarider går inn i alkylerings- og acyleringsreaksjoner.
sukrose(bete, rørsukker). Veldig vanlig i naturen. Den er hentet fra sukkerroer (innhold opptil 28 % av tørrstoffet) og sukkerrør. Det er et ikke-reduserende sukker, siden oksygenbroen også dannes med deltakelse av begge glykosidiske hydroksylgruppene

Maltose(fra engelsk. malt- malt) - maltsukker, et naturlig disakkarid som består av to glukoserester; finnes i store mengder i spiret korn (malt) av bygg, rug og andre korn; finnes også i tomater, pollen og nektar fra en rekke planter. Maltose absorberes lett av menneskekroppen. Nedbrytningen av maltose til to glukoserester skjer som et resultat av virkningen av enzymet a-glukosidase, eller maltase, som finnes i fordøyelsessaften til dyr og mennesker, i spiret korn, i muggsopp og gjær.

Cellobiose- 4-(β-glukosido)-glukose, et disakkarid som består av to glukoserester forbundet med en β-glukosidbinding; den grunnleggende strukturelle enheten til cellulose. Cellobiose dannes under enzymatisk hydrolyse av cellulose av bakterier som lever i mage-tarmkanalen til drøvtyggere. Cellobiose spaltes deretter av det bakterielle enzymet β-glukosidase (cellobiase) til glukose, som sikrer assimilering av cellulosedelen av biomassen av drøvtyggere.

Laktose(melkesukker) C12H22O11 er et karbohydrat av disakkaridgruppen som finnes i melk. Laktosemolekylet består av rester av glukose og galaktosemolekyler. Brukes til fremstilling av næringsmedier, for eksempel ved fremstilling av penicillin. Brukes som hjelpestoff (fyllstoff) i farmasøytisk industri. Fra laktose oppnås laktulose - et verdifullt legemiddel for behandling av tarmlidelser, som forstoppelse.

20. Homopolysakkarider: stivelse, glykogen, cellulose, dekstriner. Struktur, egenskaper. biologisk rolle. Kvalitativ reaksjon på stivelse.

Homopolysakkarider ( glykaner ), som består av rester av ett monosakkarid, kan være heksoser eller pentoser, det vil si at heksose eller pentose kan brukes som en monomer. Avhengig av polysakkaridets kjemiske natur, skilles glukaner (fra glukoserester), mannaner (fra mannose), galaktaner (fra galaktose) og andre lignende forbindelser. Gruppen homopolysakkarider inkluderer organiske forbindelser av plante (stivelse, cellulose, pektin), animalske (glykogen, kitin) og bakterielle ( dextrans) opprinnelse.

Polysakkarider er avgjørende for livet til dyr og planter. Det er en av kroppens viktigste energikilder som følge av metabolisme. Polysakkarider deltar i immunprosesser, gir adhesjon av celler i vev, og er hoveddelen av organisk materiale i biosfæren.

Stivelse (C 6 H 10 O 5) n - en blanding av to homopolysakkarider: lineær - amylose og forgrenet - amylopektin, hvis monomer er alfa-glukose. Hvitt amorft stoff, uløselig i kaldt vann, i stand til å svelle og delvis løselig i varmt vann. Molekylvekt 10 5 -10 7 Dalton. Stivelse, syntetisert av forskjellige planter i kloroplaster, under påvirkning av lys under fotosyntese, skiller seg noe i strukturen til korn, graden av polymerisering av molekyler, strukturen til polymerkjeder og fysisk-kjemiske egenskaper. Som regel er innholdet av amylose i stivelse 10-30%, amylopektin - 70-90%. Amylosemolekylet inneholder i gjennomsnitt omtrent 1000 glukoserester koblet med alfa-1,4-bindinger. Separate lineære seksjoner av amylopektinmolekylet består av 20-30 slike enheter, og ved forgreningspunktene til amylopektin er glukoserester koblet med interkjede alfa-1,6-bindinger. Ved delvis syrehydrolyse av stivelse dannes polysakkarider med lavere grad av polymerisasjon - dekstriner ( C 6 H 10 O 5) p, og med fullstendig hydrolyse - glukose.

Glykogen (C 6 H 10 O 5) n - et polysakkarid bygget av alfa-D-glukoserester - hovedreservepolysakkaridet til høyere dyr og mennesker, finnes i form av granuler i cytoplasmaet til celler i nesten alle organer og vev, men den største mengden akkumuleres i muskler og lever. Glykogenmolekylet er bygget fra forgrenede polyglukosidkjeder, i en lineær sekvens av hvilke glukoserester er forbundet med alfa-1,4-bindinger, og ved forgreningspunktene med interkjede alfa-1,6-bindinger. Den empiriske formelen for glykogen er identisk med den for stivelse. I kjemisk struktur er glykogen nær amylopektin med mer uttalt kjedeforgrening, derfor kalles det noen ganger det unøyaktige uttrykket "animalsk stivelse". Molekylvekt 10 5 -10 8 Dalton og over. I dyreorganismer er det en strukturell og funksjonell analog av plantepolysakkarid - stivelse. Glykogen danner en energireserve, som om nødvendig for å kompensere for en plutselig mangel på glukose raskt kan mobiliseres - en sterk forgrening av molekylet fører til tilstedeværelsen av et stort antall terminale rester, som gir evnen til raskt å spalte den nødvendige mengden glukosemolekyler. I motsetning til lagret av triglyserider (fett), er lageret av glykogen ikke så romslig (i kalorier per gram). Bare glykogenet som er lagret i leverceller (hepatocytter) kan omdannes til glukose for å mate hele kroppen, mens hepatocytter er i stand til å lagre opptil 8 prosent av vekten i form av glykogen, som er den høyeste konsentrasjonen blant alle celletyper. Den totale massen av glykogen i leveren til voksne kan nå 100-120 gram. I muskler brytes glykogen ned til glukose utelukkende for lokalt forbruk og akkumuleres i mye lavere konsentrasjoner (ikke mer enn 1 % av den totale muskelmassen), men det totale lageret i muskler kan overstige lageret som er akkumulert i hepatocytter.

Cellulose(fiber) - det vanligste strukturelle polysakkaridet i planteverdenen, bestående av alfa-glukoserester presentert i beta-pyranoseform. I cellulosemolekylet er således beta-glukopyranose monomere enheter lineært forbundet med hverandre ved hjelp av beta-1,4-bindinger. Ved delvis hydrolyse av cellulose dannes disakkaridet cellobiose, og ved fullstendig hydrolyse D-glukose. I den menneskelige mage-tarmkanalen fordøyes ikke cellulose fordi settet med fordøyelsesenzymer ikke inneholder beta-glukosidase. Imidlertid bidrar tilstedeværelsen av en optimal mengde plantefiber i maten til normal dannelse av avføring. Med høy mekanisk styrke, fungerer cellulose som et støttemateriale for planter, for eksempel i sammensetningen av tre, varierer andelen fra 50 til 70%, og bomull er nesten hundre prosent cellulose.

En kvalitativ reaksjon på stivelse utføres med en alkoholisk løsning av jod. Ved interaksjon med jod danner stivelse en kompleks forbindelse med blåfiolett farge.

For menneskekroppen, så vel som andre levende vesener, trengs energi. Uten det kan ingen prosesser finne sted. Tross alt trenger hver biokjemisk reaksjon, enhver enzymatisk prosess eller metabolismestadium en energikilde.

Derfor er betydningen av stoffer som gir kroppen styrke for livet veldig stor og viktig. Hva er disse stoffene? Karbohydrater, proteiner, hver av dem er forskjellige, de tilhører helt forskjellige klasser av kjemiske forbindelser, men en av funksjonene deres er lik - å gi kroppen den nødvendige energien for livet. Vurder en gruppe av disse stoffene - karbohydrater.

Klassifisering av karbohydrater

Sammensetningen og strukturen til karbohydrater siden oppdagelsen har blitt bestemt av navnet deres. Faktisk, ifølge tidlige kilder, ble det antatt at dette er en gruppe forbindelser i strukturen som det er karbonatomer assosiert med vannmolekyler.

En mer grundig analyse, så vel som den akkumulerte informasjonen om mangfoldet av disse stoffene, gjorde det mulig å bevise at ikke alle representanter bare har en slik sammensetning. Imidlertid er denne funksjonen fortsatt en av de som bestemmer strukturen til karbohydrater.

Den moderne klassifiseringen av denne gruppen av forbindelser er som følger:

Monosakkarider (ribose, fruktose, glukose, etc.).
Oligosakkarider (bioser, trioser).
Polysakkarider (stivelse, cellulose).

Dessuten kan alle karbohydrater deles inn i følgende to store grupper:

gjenopprette;
ikke gjenopprette.

La oss vurdere strukturen til karbohydratmolekyler i hver gruppe mer detaljert.

Monosakkarider: karakteristisk

Denne kategorien inkluderer alle enkle karbohydrater som inneholder en aldehyd (aldoser) eller keton (ketoser) gruppe og ikke mer enn 10 karbonatomer i kjedestrukturen. Hvis du ser på antall atomer i hovedkjeden, kan monosakkarider deles inn i:

trioser (glyseraldehyd);
tetroser (erytrolose, erytrose);
pentoser (ribose og deoksyribose);
heksoser (glukose, fruktose).

Alle andre representanter er ikke like viktige for organet som de som er oppført.

Funksjoner ved strukturen til molekyler

I henhold til deres struktur kan monoser presenteres både i form av en kjede og i form av et syklisk karbohydrat. Hvordan skjer dette? Saken er at det sentrale karbonatomet i forbindelsen er et asymmetrisk senter som molekylet i løsning er i stand til å rotere rundt. Dette er hvordan optiske isomerer av L- og D-form monosakkarider dannes. I dette tilfellet kan glukoseformelen, skrevet i form av en rett kjede, mentalt gripes av aldehydgruppen (eller ketonen) og rulles til en ball. Den tilsvarende sykliske formelen vil bli oppnådd.

Karbohydratene i monoz-serien er ganske enkle: en serie karbonatomer som danner en kjede eller syklus, fra hver av dem er hydroksylgrupper og hydrogenatomer plassert på forskjellige eller på samme side. Hvis alle strukturer med samme navn er på den ene siden, dannes en D-isomer, hvis de er forskjellige med veksling av hverandre, dannes en L-isomer. Hvis vi skriver ned den generelle formelen for den vanligste representanten for glukosemonosakkarider i molekylær form, vil den se slik ut: C 6 H 12 O 6. Dessuten gjenspeiler denne posten strukturen til fruktose også. Tross alt, kjemisk er disse to monosene strukturelle isomerer. Glukose er en aldehyd alkohol, fruktose er en keto alkohol.

Strukturen og egenskapene til karbohydrater til en rekke monosakkarider er nært beslektet. Faktisk, på grunn av tilstedeværelsen av aldehyd- og ketongrupper i strukturens sammensetning, tilhører de aldehyd og ketoalkoholer, som bestemmer deres kjemiske natur og reaksjonene de er i stand til å gå inn i.

Derfor viser glukose følgende kjemiske egenskaper:

1. Reaksjoner på grunn av tilstedeværelsen av en karbonylgruppe:

oksidasjon - "sølvspeil"-reaksjon;
med nyutfelt (II) - aldonsyre;
sterke oksidasjonsmidler er i stand til å danne dibasiske syrer (aldarsyre), og omdanner ikke bare aldehydet, men også en hydroksylgruppe;
reduksjon - omdannet til flerverdige alkoholer.

2. Det er også hydroksylgrupper i molekylet, som reflekterer strukturen. Egenskaper til karbohydrater som påvirkes av disse gruppene:

evnen til å alkylere - dannelsen av etere;
acylering - dannelse;
kvalitativ reaksjon for kobber(II)hydroksid.

3. Svært spesifikke egenskaper til glukose:

smørsyre;
alkohol;
melkesyregjæring.

Funksjoner utført i kroppen

Strukturen og funksjonene til karbohydrater i monosene er nært beslektet. Sistnevnte består først av alt i deltakelse i de biokjemiske reaksjonene til levende organismer. Hvilken rolle spiller monosakkarider i dette?

Grunnlag for produksjon av oligo- og polysakkarider.
Pentoser (ribose og deoksyribose) er de viktigste molekylene som er involvert i dannelsen av ATP, RNA, DNA. Og de er på sin side hovedleverandørene av arvestoff, energi og protein.
Konsentrasjonen av glukose i menneskeblod er en sann indikator på osmotisk trykk og dets endringer.

Oligosakkarider: struktur

Strukturen til karbohydrater i denne gruppen er redusert til tilstedeværelsen av to (dioser) eller tre (trioser) molekyler av monosakkarider i sammensetningen. Det er også de som inkluderer 4, 5 eller flere strukturer (opptil 10), men de vanligste er disakkarider. Det vil si at under hydrolyse spaltes slike forbindelser for å danne glukose, fruktose, pentose og så videre. Hvilke forbindelser faller inn i denne kategorien? Et typisk eksempel er (vanlig stokk (hovedkomponenten i melk), maltose, laktulose, isomaltose.

Den kjemiske strukturen til karbohydrater i denne serien har følgende funksjoner:

Den generelle formelen for molekylarter: C 12 H 22 O 11.
To identiske eller forskjellige monoserester i disakkaridstrukturen er sammenkoblet ved hjelp av en glykosidbro. Den reduserende evnen til sukker vil avhenge av arten av denne forbindelsen.
Reduserer disakkarider. Strukturen til karbohydrater av denne typen består i dannelsen av en glykosidbro mellom hydroksylen til aldehydet og hydroksylgruppene til forskjellige monosmolekyler. Disse inkluderer: maltose, laktose og så videre.
Ikke-reduserende - et typisk eksempel på sukrose - når det dannes en bro mellom hydroksylene til kun de tilsvarende gruppene, uten deltakelse av aldehydstrukturen.

Dermed kan strukturen til karbohydrater kort representeres som en molekylformel. Hvis en detaljert detaljert struktur er nødvendig, kan den avbildes ved hjelp av Fishers grafiske projeksjoner eller Haworths formler. Spesifikt er to sykliske monomerer (monoser) enten forskjellige eller identiske (avhengig av oligosakkarid), sammenkoblet med en glykosidbro. Ved konstruksjon bør gjenopprettingskapasiteten tas i betraktning for riktig visning av forbindelsen.

Eksempler på disakkaridmolekyler

Hvis oppgaven er i formen: "Merk de strukturelle egenskapene til karbohydrater," så for disakkarider er det best å først angi hvilke monoserester den består av. De vanligste typene er:

sukrose - bygget fra alfa-glukose og beta-fruktose;
maltose - fra glukoserester;
cellobiose - består av to D-form beta-glukoserester;
laktose - galaktose + glukose;
laktulose - galaktose + fruktose og så videre.

Deretter bør det, i henhold til tilgjengelige rester, utarbeides en strukturformel med en klar angivelse av typen glykosidbro.

Betydning for levende organismer

Disakkaridenes rolle er også veldig stor, ikke bare strukturen er viktig. Funksjonene til karbohydrater og fett er generelt like. Grunnlaget er energikomponenten. For enkelte disakkarider bør imidlertid deres spesielle betydning angis.

Sukrose er hovedkilden til glukose i menneskekroppen.
Laktose finnes i morsmelk til pattedyr, inkludert opptil 8 % i kvinnemelk.
Laktulose produseres i et laboratorium for medisinsk bruk og tilsettes også meieriprodukter.

Ethvert disakkarid, trisakkarid og så videre i menneskekroppen og andre skapninger gjennomgår øyeblikkelig hydrolyse med dannelse av monoser. Det er denne funksjonen som ligger til grunn for bruken av denne klassen av karbohydrater av mennesker i deres rå, uforandrede form (roer eller rørsukker).

Polysakkarider: trekk ved molekyler

Funksjonene, sammensetningen og strukturen til karbohydrater i denne serien er av stor betydning for organismene til levende vesener, så vel som for menneskelig økonomisk aktivitet. Først bør du finne ut hvilke karbohydrater som er polysakkarider.

Det er ganske mange av dem:

stivelse;
glykogen;
murein;
glukomannan;
cellulose;
dekstrin;
galaktomannan;
muromin;
amylose;
kitin.

Dette er ikke en fullstendig liste, men bare den mest betydningsfulle for dyr og planter. Hvis du utfører oppgaven "Merk de strukturelle egenskapene til karbohydrater av en rekke polysakkarider", bør du først og fremst være oppmerksom på deres romlige struktur. Dette er veldig voluminøse, gigantiske molekyler, bestående av hundrevis av monomerenheter tverrbundet av glykosidiske kjemiske bindinger. Ofte er strukturen til en lagdelt sammensetning.

Det er en viss klassifisering av slike molekyler.

Homopolysakkarider - består av de samme gjentatte gjentatte enhetene av monosakkarider. Avhengig av monosene kan de være heksoser, pentoser og så videre (glukaner, mannaner, galaktaner).
Heteropolysakkarider - dannet av forskjellige monomerenheter.

Forbindelser med en lineær romlig struktur bør inkludere for eksempel cellulose. De fleste polysakkarider har en forgrenet struktur - stivelse, glykogen, kitin og så videre.

Rolle i kroppen til levende vesener

Strukturen og funksjonene til denne gruppen karbohydrater er nært knyttet til den vitale aktiviteten til alle skapninger. Så, for eksempel, planter i form av et reservenæringsstoff akkumulerer stivelse i forskjellige deler av skuddet eller roten. Den viktigste energikilden for dyr er igjen polysakkarider, hvis nedbrytning produserer ganske mye energi.

Karbohydrater spiller en veldig viktig rolle. Dekselet til mange insekter og krepsdyr består av kitin, murein er en komponent i bakteriecelleveggen, cellulose er grunnlaget for planter.

Reservenæringsstoffet av animalsk opprinnelse er molekyler av glykogen, eller, som det oftere kalles, animalsk fett. Det er lagret i separate deler av kroppen og utfører ikke bare en energi, men også en beskyttende funksjon mot mekaniske påvirkninger.

For de fleste organismer er strukturen til karbohydrater av stor betydning. Biologien til hvert dyr og plante er slik at det krever en konstant energikilde, uuttømmelig. Og det er bare de som kan gi dette, og mest av alt i form av polysakkarider. Så, fullstendig nedbrytning av 1 g karbohydrat som et resultat av metabolske prosesser fører til frigjøring av 4,1 kcal energi! Dette er maksimum, ingen flere tilkoblinger. Det er derfor karbohydrater må være til stede i kostholdet til enhver person og dyr. Planter, derimot, tar vare på seg selv: i prosessen med fotosyntese danner de stivelse i seg selv og lagrer den.

Generelle egenskaper til karbohydrater

Strukturen til fett, proteiner og karbohydrater er generelt lik. Tross alt er de alle makromolekyler. Selv noen av funksjonene deres er av felles karakter. Rollen og betydningen av alle karbohydrater i livet til planetens biomasse bør oppsummeres.

Sammensetningen og strukturen til karbohydrater innebærer at de brukes som byggemateriale for skallet til planteceller, dyre- og bakteriemembraner, samt dannelsen av intracellulære organeller.
beskyttende funksjon. Det er karakteristisk for planteorganismer og manifesterer seg i dannelsen av torner, pigger og så videre.
Den plastiske rollen er dannelsen av vitale molekyler (DNA, RNA, ATP og andre).
reseptor funksjon. Polysakkarider og oligosakkarider er aktive deltakere i transportoverføringer gjennom cellemembranen, "vakter" som fanger opp effekter.
Energirollen er den viktigste. Gir maksimal energi for alle intracellulære prosesser, så vel som arbeidet til hele organismen som helhet.
Regulering av osmotisk trykk - glukose gir slik kontroll.
Noen polysakkarider blir et reservenæringsstoff, en energikilde for dyreskapninger.

Dermed er det åpenbart at strukturen til fett, proteiner og karbohydrater, deres funksjoner og rolle i organismer i levende systemer er av avgjørende og avgjørende betydning. Disse molekylene er skaperne av livet, de bevarer og støtter det også.

Karbohydrater med andre makromolekylære forbindelser

Også kjent er rollen til karbohydrater ikke i sin rene form, men i kombinasjon med andre molekyler. Disse inkluderer de vanligste som:

glykosaminoglykaner eller mukopolysakkarider;
glykoproteiner.

Strukturen og egenskapene til karbohydrater av denne typen er ganske komplekse, fordi en rekke funksjonelle grupper er kombinert til et kompleks. Hovedrollen til molekyler av denne typen er deltakelse i mange livsprosesser til organismer. Representanter er: hyaluronsyre, kondroitinsulfat, heparan, keratansulfat og andre.

Det er også komplekser av polysakkarider med andre biologisk aktive molekyler. For eksempel glykoproteiner eller lipopolysakkarider. Deres eksistens er viktig i dannelsen av immunologiske reaksjoner i kroppen, siden de er en del av cellene i lymfesystemet.

I dyrelivet er mange stoffer utbredt, hvor viktigheten er vanskelig å overvurdere. Disse inkluderer for eksempel karbohydrater. De er ekstremt viktige som energikilde for dyr og mennesker, og noen egenskaper ved karbohydrater gjør dem til en uunnværlig råvare for industrien.

Hva det er?

Kort informasjon om den kjemiske strukturen

Hvis du ser på den lineære formelen, er en aldehyd og fem hydroksylgrupper tydelig synlige i sammensetningen av dette karbohydratet. Når et stoff er i en krystallinsk tilstand, kan dets molekyler være i en av to mulige former (α- eller β-glukose). Faktum er at hydroksylgruppen knyttet til det femte karbonatomet kan samhandle med karbonylresten.

Utbredelse i naturlige forhold

Siden det er usedvanlig rikelig i druejuice, blir glukose ofte referert til som "druesukker". Under dette navnet kjente våre fjerne forfedre henne. Du kan imidlertid finne det i enhver annen søt grønnsak eller frukt, i plantens myke vev. I dyreriket er dens utbredelse ikke mindre: omtrent 0,1 % av blodet vårt er glukose. I tillegg kan disse karbohydratene finnes i cellen til nesten alle indre organer. Men det er spesielt mange av dem i leveren, siden det er der glukose blir bearbeidet til glykogen.

Det (som vi allerede har sagt) er en verdifull energikilde for kroppen vår, er en del av nesten alle komplekse karbohydrater. Som andre enkle karbohydrater, skjer det i naturen etter reaksjonen av fotosyntese, som utelukkende skjer i cellene til planteorganismer:

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

Samtidig utfører planter en utrolig viktig funksjon for biosfæren, og samler energien de mottar fra solen. Når det gjelder industrielle forhold, ble det fra eldgamle tider oppnådd fra stivelse ved hydrolyse, og konsentrert svovelsyre er katalysatoren for reaksjonen:

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

Kjemiske egenskaper

Hva er de kjemiske egenskapene til denne typen karbohydrater? De har alle de samme egenskapene som er karakteristiske for rene alkoholer og aldehyder. I tillegg har de også noen spesifikke funksjoner. For første gang ble syntesen av enkle karbohydrater (inkludert glukose) utført av den talentfulle kjemikeren A. M. Butlerov i 1861, og han brukte formaldehyd som råmateriale og delte det i nærvær av kalsiumhydroksid. Her er formelen for denne prosessen:

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

Og nå vil vi vurdere noen egenskaper til de to andre representantene for gruppen, hvis naturlige betydning ikke er mindre stor, og derfor studeres de av biologi. Karbohydrater av denne typen spiller en svært viktig rolle i vårt daglige liv.

Fruktose

Formelen for denne glukoseisomeren er CeH 12 O b. Som en "forfedre", kan den eksistere i en lineær og syklisk form. Det går inn i alle reaksjoner som er karakteristiske for flerverdige alkoholer, men forskjellig fra glukose, interagerer ikke med en ammoniakkløsning av sølvoksid på noen måte.

Ribose

Ribose og deoksyribose er av spesiell interesse. Hvis du husker i det minste litt biologiprogrammet, så er du selv godt klar over at det er disse karbohydratene i kroppen som er en del av DNA og RNA, uten hvilke selve eksistensen av liv på planeten er umulig. Navnet "deoksyribose" betyr at det er ett oksygenatom mindre i molekylet (sammenlignet med vanlig ribose). Siden de i denne forbindelse ligner glukose, kan de også ha en lineær og syklisk struktur.

disakkarider

I prinsippet gjentar disse stoffene i sin struktur og funksjon i stor grad den forrige klassen, og derfor er det ingen vits i å dvele mer detaljert ved dette. Hva er de kjemiske egenskapene til karbohydrater som tilhører denne gruppen? De viktigste medlemmene av familien er sukrose, maltose og laktose. Alle kan beskrives med formelen C 12 H 22 O 11, siden de er isomerer, men dette opphever ikke de store forskjellene i strukturen deres. Så hva er egenskapene til komplekse karbohydrater, en liste og beskrivelse som du kan se nedenfor?

sukrose

Molekylet har to sykluser samtidig: en av dem er seksleddet (α-glukoserest), og den andre er femleddet (β-fruktoserest). All denne konstruksjonen er forbundet på grunn av den glykosidiske hydroksylen av glukose.

Mottak og generell mening

I følge den overlevende historiske informasjonen, så tidlig som tre århundrer før Kristi fødsel, ble sukker hentet fra det gamle India. Først på midten av 1800-tallet viste det seg at mye mer sukrose med mindre innsats kan fås fra sukkerroer. Noen av dens varianter inneholder opptil 22% av dette karbohydratet, mens i stokk kan innholdet være i området 26%, men dette er kun mulig under ideelle vekstforhold og et gunstig klima.

Vi har allerede sagt at karbohydrater løses godt opp i vann. Det er på dette prinsippet produksjonen av sukrose er basert når diffusorer brukes til dette formålet. For å felle ut mulige urenheter, filtreres løsningen gjennom filtre, som inkluderer kalk. For å fjerne kalsiumhydroksid fra den resulterende løsningen føres vanlig karbondioksid gjennom den. Bunnfallet filtreres av, og sukkersirupen fordampes i spesielle ovner, og oppnår sukker som allerede er kjent for oss ved utgangen.

Laktose

Dette karbohydratet utvinnes under industrielle forhold fra vanlig melk, som inneholder overflødig fett og karbohydrater. Den inneholder ganske mye av dette stoffet: for eksempel inneholder kumelk omtrent 4-5,5% laktose, og i kvinnemelk når volumfraksjonen 5,5-8,4%.

Hvert molekyl av dette glycidet består av rester av 3-galaktose og a-glukose i pyranoseform, som danner bindinger gjennom det første og fjerde karbonatomet.

I motsetning til andre sukkerarter har laktose én unik egenskap. Vi snakker om det fullstendige fraværet av hygroskopisitet, slik at selv i et fuktig rom ikke demper dette glysidet i det hele tatt. Denne egenskapen brukes aktivt i legemidler: hvis vanlig sukrose er inkludert i sammensetningen av noen medisin i pulverform, må laktose tilsettes. Det er helt naturlig og ufarlig for menneskekroppen, i motsetning til mange kunstige tilsetningsstoffer som forhindrer kaking og å bli våt. Hva er funksjonene og egenskapene til denne typen karbohydrater?

Den biologiske betydningen av laktose er ekstremt høy, siden laktose er den viktigste ernæringskomponenten i melken til alle dyr og mennesker. Når det gjelder maltose, er egenskapene noe forskjellige.

Maltose

Det er et mellomprodukt som oppnås ved hydrolyse av stivelse. Navnet "maltose" skyldtes det faktum at det i stor grad er dannet under påvirkning av malt (på latin er malt maltum). Det er vidt distribuert ikke bare i planter, men også i dyr. I store mengder dannes det i fordøyelseskanalen til drøvtyggere.

og eiendommer

Molekylet til dette karbohydratet består av to deler α-glukose i pyranoseform, som er sammenkoblet gjennom det første og det fjerde karbonatomet. Utseendet er fargeløse, hvite krystaller. Smaken er søtlig, den er perfekt løselig i vann.

Polysakkarider

Det bør huskes at alle polysakkarider kan betraktes fra det synspunkt at de er produkter av polykondensasjon av monosakkarider. Deres generelle kjemiske formel er (C b H 10 O 5) p. I denne artikkelen vil vi vurdere stivelse, siden det er det mest typiske medlemmet av familien.

Stivelse

Dannet som et resultat av fotosyntese, avsettes det i store mengder i røttene og frøene til planteorganismer. Hva er de fysiske egenskapene til denne typen karbohydrater? Utseende er et hvitt pulver med dårlig uttrykt krystallinitet, uløselig i kaldt vann. I en varm væske danner den en kolloidal struktur (pasta, gelé). I fordøyelseskanalen til dyr er det mange enzymer som fremmer hydrolyse med dannelse av glukose.

Det er den vanligste som dannes av mange rester av a-glukose. I naturen finnes to av dens former samtidig: amylose og amhopektin. Amylose, som er en lineær polymer, kan oppløses i vann. Molekylet består av alfa-glukoserester som er koblet gjennom det første og fjerde karbonatomet.

Det må huskes at stivelse er det første synlige produktet av plantefotosyntese. I hvete og andre kornprodukter inneholder den opptil 60-80 %, mens den i potetknoller bare er 15-20 %. Forresten, ved utseendet av stivelseskorn under et mikroskop, kan man nøyaktig bestemme arten til en plante, siden de er forskjellige for alle.

Hvis det varmes opp, vil det enorme molekylet raskt brytes ned til små polysakkarider kjent som dekstriner. De har én felles kjemisk formel med stivelse (C 6 H 12 O 5) x, men det er en forskjell i verdien av variabelen "x", som er mindre enn verdien av "n" i stivelse.

Til slutt gir vi en tabell som gjenspeiler ikke bare hovedklassene av karbohydrater, men også deres egenskaper.

Hovedgrupper	Funksjoner ved molekylstrukturen	Karbohydraters karakteristiske egenskaper
Monosakkarider	De er forskjellige i antall karbonatomer: Trioser (C3) Tetroses (C4) Pentoser (C5) Heksoser (C6)	Fargeløse eller hvite krystaller, svært løselige i vann, søte på smak
Oligosakkarider	Kompleks struktur. Avhengig av arten inneholder de 2-10 rester av enkle monosakkarider	Utseendet er det samme, litt mindre løselig i vann, mindre søt smak
Polysakkarider	Består av et meget stort antall monosakkaridrester	Hvitt pulver, krystallstrukturen er svakt uttrykt, de løses ikke opp i vann, men har en tendens til å svelle i det. Smak nøytral

Her er funksjonene og egenskapene til karbohydrater i hovedklassene.

Karbohydrater spiller en primær rolle i å gi energi til hele kroppen, de tar del i metabolismen av alle næringsstoffer. De er organiske forbindelser sammensatt av karbon, hydrogen og oksygen. Karbohydrater, på grunn av deres lett tilgjengelighet og hastighet på assimilering, er hovedkilden til energi for kroppen.

Karbohydrater kan komme inn i menneskekroppen med mat (korn, grønnsaker, belgfrukter, frukt, etc.), samt produseres av fett og noen aminosyrer.

Klassifisering av karbohydrater

Strukturelt er karbohydrater delt inn i følgende grupper:

enkle karbohydrater. Disse inkluderer glukose, galaktose og fruktose (monosakkarider), samt sukrose, laktose og maltose (disakkarider).

Glukose er den viktigste energikilden for hjernen. Det finnes i frukt og bær og er nødvendig for tilførsel av energi og dannelse av glykogen i leveren.

Fruktose krever nesten ikke hormonet insulin for absorpsjon, noe som gjør at det kan brukes ved diabetes, men med måte.

Galaktose forekommer ikke i fri form i produkter. Oppnådd ved nedbrytning av laktose.

sukrose finnes i sukker og søtsaker. Ved inntak brytes det ned i flere komponenter: glukose og fruktose.

Laktose- karbohydrater som finnes i meieriprodukter. Med en medfødt eller ervervet mangel på laktoseenzymet i tarmen, svekkes nedbrytningen av laktose til glukose og galaktose, som er kjent som meieriintoleranse. Det er mindre laktose i fermenterte melkeprodukter enn i melk, siden når melk fermenteres fra laktose, dannes det melkesyre.

Maltose- et mellomprodukt av nedbrytning av stivelse av fordøyelsesenzymer. Deretter brytes maltose ned til glukose. I sin frie form finnes den i honning, malt (derav andrenavnet - maltsukker) og øl.

Komplekse karbohydrater. Disse inkluderer stivelse og glykogen (fordøyelige karbohydrater), samt fiber, pektiner og hemicellulose.

Stivelse- i kosten er opptil 80% av alle karbohydrater. Hovedkildene er brød og bakevarer, frokostblandinger, belgfrukter, ris og poteter. Stivelse fordøyes relativt sakte, og brytes ned til glukose.

Glykogen, også kalt "animalsk stivelse", er et polysakkarid som består av sterkt forgrenede kjeder av glukosemolekyler. Det finnes i små mengder i animalske produkter (2-10 % i leveren og 0,3-1 % i muskelvev).

Cellulose– Dette er et komplekst karbohydrat som er en del av membranene til plantecellene. I kroppen blir fiber praktisk talt ikke fordøyd, bare en liten del kan påvirkes av mikroorganismer i tarmen.

Fiber, sammen med pektiner, ligniner og hemicellulose, kalles eller ballaststoffer. De forbedrer funksjonen til fordøyelsessystemet, og er forebygging av mange sykdommer. Pektiner og hemicellulose har hygroskopiske egenskaper, som gjør at de kan absorbere og bære med seg overflødig kolesterol, ammoniakk, gallepigmenter og andre skadelige stoffer. En annen viktig fordel med kostfiber er deres hjelp i forebygging av fedme. Grønnsaker som ikke har høy energiverdi, bidrar på grunn av den store mengden kostfiber til en tidlig metthetsfølelse.

En stor mengde kostfiber finnes i grovt brød, kli, grønnsaker og frukt.

Glykemisk indeks

Noen karbohydrater (enkle) absorberes av kroppen nesten umiddelbart, noe som fører til en kraftig økning i blodsukkeret, andre (komplekse) absorberes gradvis og forårsaker ikke en kraftig økning i blodsukkeret. På grunn av den langsomme absorpsjonen gir det å spise mat som inneholder disse karbohydratene en lengre metthetsfølelse. Denne egenskapen brukes i kosthold, for vekttap.

Og for å vurdere hastigheten på et produkt som brytes ned i kroppen, brukes den glykemiske indeksen (GI). Denne indikatoren bestemmer hastigheten som produktet brytes ned i kroppen og omdannes til glukose. Jo raskere nedbrytningen av produktet er, desto høyere er dets glykemiske indeks (GI). Glukose ble tatt som standard, hvis glykemiske indeks (GI) er 100. Alle andre indikatorer sammenlignes med den glykemiske indeksen (GI) for glukose. Alle GI-verdier i ulike matvarer kan sees i en spesiell tabell over produkters glykemiske indeks.

Funksjoner av karbohydrater i kroppen

Karbohydrater utfører følgende funksjoner i kroppen:

De er den viktigste energikilden i kroppen.

Gi alle energikostnadene til hjernen (hjernen absorberer omtrent 70 % av glukosen som frigjøres av leveren)

Delta i syntesen av ATP, DNA og RNA molekyler.

Reguler metabolismen av proteiner og fett.

I kombinasjon med proteiner danner de noen enzymer og hormoner, sekresjoner av spytt og andre slimdannende kjertler, samt andre forbindelser.

Kostfiber forbedrer funksjonen til fordøyelsessystemet og fjerner skadelige stoffer fra kroppen, pektiner stimulerer fordøyelsen.

Lipider- fettlignende organiske forbindelser, uløselige i vann, men svært løselige i ikke-polare løsemidler (eter, bensin, benzen, kloroform, etc.). Wild tilhører de enkleste biologiske molekylene.

Kjemisk er de fleste lipider estere av høyere karboksylsyrer og en rekke alkoholer. Den mest kjente blant dem fett. Hvert fettmolekyl er dannet av et molekyl av den treverdige alkoholen glyserol og esterbindinger av tre molekyler med høyere karboksylsyrer festet til den. I henhold til den aksepterte nomenklaturen kalles fett triacylglyseroler.

Når fett blir hydrolysert (dvs. spaltes på grunn av innføringen av H + og OH - i esterbindinger), brytes de ned til glyserol og frie høyere karboksylsyrer, som hver inneholder et jevnt antall karbonatomer.

Karbonatomer i molekylene til høyere karboksylsyrer kan kobles til hverandre med både enkelt- og dobbeltbindinger. Blant de begrensende (mettede) høyere karboksylsyrene inkluderer sammensetningen av fett oftest:

palmittisk CH3-(CH2)14-COOH eller C15H31COOH;

stearisk CH3-(CH2)16-COOH eller C17H35COOH;

arakidisk CH3-(CH2)18-COOH eller C19H39COOH;

blant de ubegrensede:

oljesyre CH 3 - (CH 2) 7 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 - COOH eller C 17 H 33 COOH;

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

linolenisk CH 3 - CH 2 - CH \u003d CH - CH 2 - CH \u003d CH - CH 2 - CH \u003d CH - (CH 2) 7 - COOH eller C 17 H 29 COOH.

Graden av umettethet og kjedelengden til høyere karboksylsyrer (dvs. antall karbonatomer) bestemmer de fysiske egenskapene til et bestemt fett.

Fett med korte og umettede syrekjeder har et lavt smeltepunkt. Ved romtemperatur er dette væsker (oljer) eller fete stoffer. Omvendt er fett med lange og mettede kjeder av høyere karboksylsyrer faste stoffer ved romtemperatur. Det er derfor hydrogenering (metning av syrekjeder med hydrogenatomer i dobbeltbindinger) gjør flytende peanøttsmør for eksempel til et homogent, smørbart peanøttsmør, og solsikkeolje til margarin. Dyr som lever i kaldt klima, som fisk i de arktiske hav, inneholder vanligvis mer umettede triacylglyseroler enn de som lever på sørlige breddegrader. Av denne grunn forblir kroppen deres fleksibel selv ved lave temperaturer.

Skille:

Fosfolipider- amfifile forbindelser, det vil si at de har polare hoder og ikke-polare haler. Gruppene som danner det polare hodet er hydrofile (løselige i vann), mens de ikke-polare halegruppene er hydrofobe (uløselige i vann).

Den doble naturen til disse lipidene bestemmer deres nøkkelrolle i organiseringen av biologiske membraner.

Voks- estere av adnoatomiske (med én hydroksylgruppe) makromolekylære (med et langt karbonskjelett) alkoholer og høyere karboksylsyrer.

En annen gruppe lipider er steroider. Disse stoffene er bygget på grunnlag av kolesterol alkohol. Steroider er svært dårlig løselig i vann og inneholder ikke høyere karboksylsyrer.

Disse inkluderer gallesyrer, kolesterol, kjønnshormoner, vitamin D, etc.

nær steroider terpener(vekststoffer av planter - gibberelliner; fytol, som er en del av klorofyll, karotenoider - fotosyntetiske pigmenter; essensielle oljer fra planter - mentol, kamfer, etc.).

Lipider kan danne komplekser med andre biologiske molekyler.

Lipoproteiner- komplekse formasjoner som inneholder triacylglyceroler, kolesterol og proteiner, sistnevnte ikke har kovalente bindinger med lipider.

Glykolipider- dette er en gruppe lipider bygget på sfingosinalkohol og inneholder, i tillegg til resten av høyere karboksylsyrer, ett eller flere sukkermolekyler (oftest glukose eller galaktose).

Funksjoner av lipider

Strukturell. Fosfolipider danner sammen med proteiner biologiske membraner. Membranene inneholder også steroler.

Energi. Når 1 g fett oksideres, frigjøres 38,9 kJ energi, som går til dannelsen av ATP. I form av lipider lagres en betydelig del av kroppens energireserver, som forbrukes når det er mangel på næringsstoffer. Dyr og planter i dvale akkumulerer fett og oljer og bruker dem til å opprettholde livsprosesser. Det høye lipidinnholdet i frøene gir energi til utviklingen av embryoet og frøplanten til det går over til uavhengig ernæring. Frø av mange planter (kokospalme, ricinusbønne, solsikke, soyabønner, raps, etc.) tjener som råmateriale for industriell produksjon av olje.

Beskyttende og termisk isolasjon. Akkumulerer i det subkutane fettvevet og rundt visse organer (nyrer, tarmer), beskytter fettlaget kroppen mot mekanisk skade. I tillegg, på grunn av sin lave varmeledningsevne, bidrar laget av subkutant fett til å holde på varmen, noe som gjør at for eksempel mange dyr kan leve i kaldt klima. Hos hval spiller den i tillegg en annen rolle - den bidrar til oppdrift.

Smørende og vannavstøtende. Voks dekker hud, ull, fjær, gjør dem mer elastiske og beskytter dem mot fuktighet. Blader og frukter av planter er dekket med et voksbelegg; Voks brukes av bier til å bygge honningkaker.

Regulatorisk. Mange hormoner er avledet fra kolesterol, som kjønnshormoner (testosteron hos menn og progesteron hos kvinner) og kortikosteroider (aldosteron).

metabolsk. Derivater av kolesterol, vitamin D spiller en nøkkelrolle i utvekslingen av kalsium og fosfor. Gallesyrer er involvert i prosessene med fordøyelse (emulgering av fett) og absorpsjon av høyere karboksylsyrer.

Lipider er kilden til metabolsk vann. Når fett oksideres, dannes det omtrent 105 g vann. Dette vannet er veldig viktig for noen ørkenboere, spesielt for kameler som kan gå uten vann i 10-12 dager: fettet som er lagret i pukkelen brukes til dette formålet. Bjørner, murmeldyr og andre dyr i dvale får vannet som er nødvendig for livet som følge av fettoksidering.

Kjemisk oppbygning

Celleveggen til planteceller består hovedsakelig av polysakkarider. Alle komponenter som utgjør celleveggen kan deles inn i 4 grupper:

Strukturell komponenter representert av cellulose i de fleste autotrofe planter.

Komponenter matrise, dvs. hovedstoffet, fyllstoffet i skallet - hemicelluloser, proteiner, lipider.

Komponenter, encrusting cellevegg (dvs. avsatt og fôr den fra innsiden) - lignin og suberin.

Komponenter, påløper vegg, dvs. avsatt på overflaten - cutin, voks.

Den viktigste strukturelle komponenten i skallet er cellulose Det er representert av uforgrenede polymere molekyler bestående av 1000-11000 rester - D-glukose, sammenkoblet med glykosidbindinger. Tilstedeværelsen av glykosidbindinger skaper muligheten for dannelse av korssting. På grunn av dette kombineres lange og tynne cellulosemolekyler til elementære fibriller eller miceller. Hver micelle består av 60-100 parallelle cellulosekjeder. Hundrevis av miceller er gruppert i micellære rader og danner mikrofibriller med en diameter på 10-15 nm. Cellulose har krystallinske egenskaper på grunn av det ordnede arrangementet av miceller i mikrofibriller. Mikrofibriller på sin side er flettet sammen med hverandre som tråder i et tau og forenes til makrofibriller. Makrofibriller er omtrent 0,5 µm tykke. og kan nå en lengde på 4 mikron. Cellulose er verken sur eller alkalisk. I forhold til forhøyede temperaturer er den ganske motstandsdyktig og kan varmes opp uten nedbrytning til en temperatur på 200 ° C. Mange av de viktige egenskapene til cellulose skyldes dens høye motstand mot enzymer og kjemikalier. Det er uløselig i vann, alkohol, eter og andre nøytrale løsemidler; uløselig i syrer og alkalier. Cellulose er kanskje den vanligste typen organiske makromolekyler på jorden.

Mikrofibrillerne i skallet er nedsenket i en amorf plastgelmatrise. Matrisen er skallfylleren. Sammensetningen av matrisen av plantemembraner inkluderer heterogene grupper av polysakkarider kalt hemicelluloser og pektinstoffer.

Hemicelluloser er forgrenede polymerkjeder som består av forskjellige heksoserester (D-glukose, D-galaktose, mannose),

pentose (L-xylose, L-arabinose) og urinsyrer (glukuronsyre og galakturonsyre). Disse komponentene av hemicellulose er kombinert med hverandre i forskjellige kvantitative forhold og danner forskjellige kombinasjoner.

Hemicellulosekjeder består av 150-300 monomermolekyler. De er mye kortere. I tillegg krystalliserer ikke kjedene og danner ikke elementære fibriller.

Derfor kalles hemicellulose ofte semi-cellulose. De står for omtrent 30-40 % av tørrvekten til celleveggene.

I forhold til kjemiske reagenser er hemicellulose mye mindre motstandsdyktig enn cellulose: de løses opp i svake alkalier uten oppvarming; hydrolyser med dannelse av sukker i svake syreløsninger; halvfibre er også oppløst i glyserin ved en temperatur på 300 o C.

Hemicelluloser i plantekroppen spiller:

Mekanisk rolle, deltar sammen med cellulose og andre stoffer i konstruksjonen av cellevegger.

Rollen til reserve stoffer deponert og deretter konsumert. I dette tilfellet utføres funksjonen til reservematerialet hovedsakelig av heksoser; og hemicelluloser med mekanisk funksjon består vanligvis av pentoser. Som reservenæringsstoffer avsettes hemicelluloser også i frøene til mange planter.

pektinstoffer har en ganske kompleks kjemisk sammensetning og struktur. Dette er en heterogen gruppe som inkluderer forgrenede polymerer som har negative ladninger på grunn av de mange galakturonsyrerestene. Et karakteristisk trekk: pektinstoffer sveller sterkt i vann, og noen løses opp i det. De blir lett ødelagt av virkningen av alkalier og syrer.

Alle cellevegger på et tidlig utviklingsstadium er nesten utelukkende sammensatt av pektinstoffer. Den intercellulære substansen i den midtre laminaen, som om den sementerer skjellene til naboveggene, består også av disse stoffene, hovedsakelig kalsiumpektat. Pektinstoffer, selv om de er i små mengder, er tilstede i hovedtykkelsen til voksne celler.

Sammensetningen av celleveggmatrisen inkluderer i tillegg til karbohydratkomponenter også et strukturelt protein kalt extensin. Det er et glykoprotein, hvor karbohydratdelen er representert av arabinosesukkerrester.

Klassifiseringen av vitaminer er basert på prinsippet om deres løselighet i vann og fett.

Vannløselige vitaminer: B1 (tiamin), B2 (riboflavin), PP (nikotinsyre), B3 (pantotensyre), B6 (pyridoksin), B12 (sinkobalamin), Bc (folsyre), H (biotin), N (liponsyre) , P (bioflavanoider), C (askorbinsyre) - er involvert i strukturen og funksjonen til enzymer.

Fettløselige vitaminer: A (retinol), provitamin A (karoten), D (kalceferoler), E (tokoferoler), K (fyllokinoner).

Fettløselige vitaminer er inkludert i strukturen til membransystemer, noe som sikrer optimal funksjonstilstand.

Det er også vitaminlignende stoffer: B13 (orotinsyre), B15 (pangaminsyre), B4 (kolin), B8 (inositol), W (karnitin), H1 (paraminbenzosyre), F (flerumettede fettsyrer), U (S=metylmetioninsulfatklorid) .