Phân loại cacbohydrat.

carbohydrate

Monosacarit Disacarit Polysacarit

Glucose Sucrose Cellulose

Fructose Maltose tinh bột

Ribose Lactose Glycogen

deoxyribose

Tôi. monosacarit- cacbohydrat đơn giản, có công thức (O)n .

Tuỳ theo số nguyên tử cacbon trong phân tử mà monosaccarit được gọi là các thể ba (3 nguyên tử), bốn thể (4 nguyên tử); pentose (5 nguyên tử) - ribose, deoxyribose; và hexose (6 nguyên tử C) - glucose, fructose, galactose.

Glucose được tìm thấy trong máu (0,1-0,12%) và đóng vai trò là nguồn năng lượng chính cho các tế bào và mô của cơ thể. Ribose và deoxyribose là thành phần của axit nucleic và ATP.

II. disacarit(oligosacarit) - đường được hình thành do sự kết hợp của hai monosacarit (hexose), với sự mất đi một phân tử nước.

Điều quan trọng nhất của nhóm này là: sucrose (đường củ cải) và maltose (đường mạch nha) ở thực vật và đường sữa ở động vật (đường sữa).

Disacarit bao gồm đường ăn được thu được từ củ cải đường. Nó bao gồm 1 phân tử glucose và 1 phân tử fructose.

Monosacarit và disacarit hòa tan cao trong nước và có vị ngọt.

III. polysacarit- cacbohydrat phức hợp do nhiều monosaccharid tạo thành.

Công thức tổng quát ()n. Quan trọng nhất về mặt sinh học là: tinh bột, glycogen, cellulose, kitin. Polysacarit là polyme sinh học, không hòa tan trong nước, không có vị ngọt.

Ngoài các polysacarit bao gồm hexose, còn có nhiều phân tử dài phức tạp hơn chứa amin N (ví dụ: glucosamine), có thể được acetyl hóa (acetylglucosamine) hoặc thay thế bằng dư lượng axit sunfuric hoặc photphoric.

Các polysacarit phức tạp này đại diện cho các hợp chất sau:

ü polysacarit trung tính chỉ chứa acetylglucosamine. Ví dụ: kitin là chất hỗ trợ của côn trùng và giáp xác.

ü axit mucopolysacarit chứa dư lượng axit sunfuric và axit khác trong phân tử. Ví dụ: heparin.

ü mucoprotein(mucoids) và glycoprotein, là phức hợp của acetylglucosamine và các carbohydrate khác với protein. Ví dụ: các chất là một phần của nước bọt và chất tiết của niêm mạc dạ dày, trứng và albumin huyết thanh cũng thuộc về glycoprotein.

Tính chất và chức năng của cacbohydrat:

1. Xây dựng (kết cấu) -

ü là một phần của vỏ tế bào thực vật (xenlulô tạo thành vách của tế bào thực vật) và tạo thành bộ xương hỗ trợ của thực vật;

ü Chitin là thành phần cấu trúc chính của bộ xương ngoài của động vật chân đốt. Chitin cũng thực hiện chức năng xây dựng ở nấm.

2. Hàm năng lượng (dự trữ) -

ü Carbohydrate là nguồn năng lượng chính trong tế bào. Khi bị oxy hóa, 1 g glucose giải phóng 17,6kJ năng lượng;

ü tinh bột là chất dự trữ chính ở thực vật, glycogen - ở động vật; đóng vai trò dự trữ năng lượng.

lipid.

Lipid là este được hình thành do phản ứng ngưng tụ giữa axit béo và một số loại rượu.

Phản ứng ngưng tụ là phản ứng trong đó hai chất kết hợp với nhau để giải phóng một phân tử nước.

Lipid đôi khi được gọi là chất béo và các hợp chất hữu cơ giống như chất béo, cùng với protein và carbohydrate, nhất thiết phải có trong tế bào. Tất cả đều là kị nước hợp chất, tức là không hòa tan trong nước, nhưng hòa tan trong dung môi hữu cơ không phân cực (chloroform, benzen, ether, xăng, acetone, v.v.)

Sự xâm nhập của lipid vào trong tế bào:

ü trong thực vật được tổng hợp trong các kênh ER.

ü ở động vật, chúng đi kèm với thức ăn, được chia nhỏ và tái tổng hợp thành chất béo của chính chúng.

Cơm. Cấu trúc của lipid đơn giản

Chất béo có trong sữa của tất cả các loài động vật có vú, một số chiếm tới 40% (ở cá heo cái). Ở một số loại thực vật, một lượng lớn chất béo được tìm thấy trong hạt và quả (hướng dương, quả óc chó).

Cơm. Cấu trúc của axit oleic

lipid không phải là polyme, tại vì chúng không bao gồm các đơn vị lặp lại (monome).

thành phần lipid.

axit béođược gọi là "béo" bởi vì một số thành viên của loạt này là một phần của chất béo. Công thức chung có dạng R-COOH, trong đó R là nguyên tử hydro hoặc gốc tự do thuộc loại - CH 3, -C 2 H 5, v.v.

Một chuỗi dài các nguyên tử cacbon và hydro được đuôi hydrocacbon kỵ nước.

Đôi khi axit béo có một hoặc nhiều liên kết đôi (C=C). Trong trường hợp này, axit béo được gọi là không bão hòa . Nếu không có liên kết đôi, axit được gọi là giàu có .

Axit béo không no nóng chảy ở nhiệt độ thấp. Axit oleic, thành phần chính của dầu ô liu, ở thể lỏng ở nhiệt độ thường (Tpl = 13,4 o C), trong khi axit palmitic và stearic (T pl = 63,1 o ​​C và T pl = 69,6 o C) ở thể rắn ở những nhiệt độ này .

rượu. Hầu hết các chất béo là chất béo trung tính. Chúng chứa rượu glycerol.

Ngoài chất béo, các tế bào còn chứa các chất giống như chất béo, có đặc tính kỵ nước. Đây là những lipoid.

lipit("lipos" trong tiếng Hy Lạp - chất béo, "eidos" - xem) - các chất giống như chất béo trong đó 1 phân tử axit béo được thay thế bằng.

phân loại lipid

Este của axit béo và glycerol Steroid

(bao gồm cholesterol rượu)

Phức tạp đơn giản

Triglyceride Sáp Phospholipid

Glycolipid

chất béo trung tính là những lipid phổ biến nhất được tìm thấy trong tự nhiên. Chúng thường được chia thành chất béo và dầu, tùy thuộc vào việc chúng ở thể rắn ở nhiệt độ phòng (mỡ) hay ở trạng thái lỏng (dầu). Lipit có nhiệt độ nóng chảy càng thấp thì tỷ lệ axit béo không no trong đó càng cao.

Động vật sống ở vùng khí hậu lạnh, chẳng hạn như cá từ vùng biển Bắc Cực, thường chứa nhiều triacylglycerol không bão hòa hơn so với những loài sống ở vĩ độ phía nam. Do đó, cơ thể của chúng vẫn linh hoạt ngay cả khi nhiệt độ môi trường giảm.

sáp- este của axit béo và rượu đa chức. Các tuyến da của động vật có thể tạo ra sáp bảo vệ len và lông khỏi bị ướt. Ong xây tổ từ sáp ong. Ở thực vật, sáp tạo thành một lớp bảo vệ trên bề mặt của quả và lá.

photpholipid- hợp chất của glixerol, axit béo và một gốc axit photphoric.

Cơm. Cấu trúc của photpholipit.

Đầu phốt phát ưa nước. đuôi không tan trong nước.

Glycolipid hợp chất của lipid và carbohydrate. Glycolipids và phospholipids là một phần của màng.

steroid không chứa axit béo, và chứa cholesterol rượu.

Nhóm lipid (sterol) này bao gồm axit mật, hormone vỏ thượng thận (adrenocorticotropic hormone), hormone sinh dục, vitamin D. Tiền chất trong quá trình tổng hợp các chất này là cholesterol. Là một thành phần cấu trúc, nó là một phần của tất cả các màng.

Terpen gần với sterol, đại diện của chúng là gibberellin (chất tăng trưởng thực vật), carotenoid (sắc tố *), tinh dầu bạc hà và long não (tinh dầu thực vật).

* Sắc tố- các chất hữu cơ có cấu trúc hóa học khác nhau có khả năng hấp thụ chọn lọc ánh sáng có bước sóng nhất định.

ü Tạo màu: tạo màu cho các tế bào của mô và cơ quan (anthocyanins ở thực vật, melanin ở động vật).

ü Chống tia cực tím (carotenoid trong thực vật, melanin trong động vật).

ü Tham gia vào quá trình quang hợp (diệp lục và phycobillin).

ü Vận chuyển và lắng đọng oxy (hemoglobin máu và myoglobin cơ).

ü Tham gia vào quá trình thị giác (rhodopsin và iodopsin).

Tính chất và chức năng của lipid:

1. Chức năng năng lượng. Lipid cung cấp 25-30% năng lượng cần thiết cho cơ thể. Khi tách 1g. chất béo lên và phát hành 38,9 kJ năng lượng.

2. Chức năng dự trữ. Chất dinh dưỡng dự phòng có thể là những giọt chất béo bên ngoài tế bào. Tích lũy trong các tế bào mô mỡ của động vật, trong hạt và quả của thực vật, chất béo đóng vai trò là nguồn năng lượng dự trữ.

Ví dụ: động vật và thực vật ngủ đông tích lũy chất béo và dầu và tiêu thụ chúng trong quá trình sống.

3. Chức năng xây dựng (cấu trúc) - lipid tạo thành một lớp lưỡng phân tử làm cơ sở cho màng tế bào bên ngoài, trong đó 75-95% là phospholipid; Glycolipids là một phần của tế bào não và tế bào thần kinh.

4. Chức năng cách nhiệt. Chất béo không dẫn nhiệt tốt. Ở một số động vật (hải cẩu, cá voi), nó được lắng đọng trong mô mỡ dưới da, ở cá voi tạo thành một lớp dày tới 1 m.

5. Chức năng bảo vệ: cách nhiệt và chống thấm, chống va đập. Ví dụ: Sáp giữ cho lông vũ và lông động vật không bị ướt.

6. Chức năng điều hòa (nội tiết tố)

ü do nhiều chất béo là thành phần của vitamin (A, D, E và K) nên một phần lipid tham gia vào quá trình trao đổi chất.

ü Hormone steroid điều hòa một số quá trình trao đổi chất và sinh sản.

7. Chức năng nguồn nước.

ü Khi 100 g chất béo bị oxy hóa sẽ tạo thành ≈105 g nước. Nước trao đổi chất này rất quan trọng đối với cư dân của sa mạc, đặc biệt là đối với lạc đà, có thể không có nước trong 10-12 ngày; chất béo được lưu trữ trong bướu của anh ta được sử dụng cho mục đích này.

ü Gấu, marmots và các động vật khác trong giấc ngủ đông cũng nhận được lượng nước cần thiết cho sự sống do quá trình oxy hóa chất béo.

sóc.

Protein là các hợp chất hữu cơ phức tạp (polyme sinh học) bao gồm C, H, O và N (đôi khi là S), các đơn phân của chúng là các axit amin.

Protein có trọng lượng phân tử cao.

Trọng lượng phân tử (Mm) = từ 5 nghìn đến 1 triệu dalton trở lên. Ví dụ: Mđ rượu etylic = 46 Đ; Mm của một trong các protein trứng = 36000 D; Mm của một trong các protein cơ \u003d 1500000 D. Globulin sữa có Mm 42000 D. Công thức của nó là

Sự xâm nhập của prôtêin vào tế bào:

ü ở thực vật được tổng hợp trên ribôxôm từ các axit amin được hình thành trong tế bào, từ các nhóm cacboxyl liên kết với các gốc tự do khác nhau.

ü ở động vật, chúng đi kèm với thức ăn, được phân giải thành các axit amin, được sử dụng để tổng hợp protein của chính chúng.

20 loại axit amin khác nhau tham gia vào quá trình hình thành protein.

axit amin- hợp chất hữu cơ có khối lượng phân tử thấp, gồm 1 hoặc 2 nhóm amin (-) và 1 hoặc 2 nhóm cacboxyl (-COOH), có tính kiềm (bazơ) và tính axit tương ứng. Điều này giải thích tính chất lưỡng tính của axit amin, nhờ đó chúng đóng vai trò là hợp chất đệm trong tế bào.

Phân loại axit amin:

1) Monoaminomonocacboxylic: Glyxin (Gli), Alanin (Ala), valin(Trục), Leuxin(leo) Isoleucin(Ile).

2) Monoaminodicacboxylic: Axit glutamic (Glu), Axit aspartic (Asp)

3) Điaminomonocacbon : arginin(Arg), Lysine(Liz), Oxylysin (Oli).

4) Chứa hydroxyl: Threonine(Tre), Serine (Ser).

6) Thơm: Phenylalanin(Fen), Pyrosine (Per).

7) Dị vòng: tryptophan(Ba), Proline (Pro), Oxyproline (Opr), histidin(Của anh).

Quá trình đưa axit amin vào tế bào:

ü trong thực vật, tất cả các axit amin cần thiết đều được tổng hợp từ nước và amoniac.

ü Động vật và con người đã mất khả năng tổng hợp một số axit amin tạo protein, những axit này đã trở nên không thể thiếu đối với chúng - chúng phải được cung cấp thức ăn và thức ăn chăn nuôi. [được đánh dấu in nghiêng trong phần phân loại]. Các axit amin không thiết yếu được tổng hợp trong cơ thể người và động vật trong quá trình tổng hợp sinh học.

Chung công thức axit amin:

-CH-COOH

Tất cả các axit amin chỉ khác nhau trong các gốc tự do.

Hiện nay, người ta đã biết hơn 150 axit amin tự nhiên có cấu trúc và chức năng đã biết. Ví dụ: Axit γ-aminobutyric cung cấp các quá trình ức chế trong hệ thần kinh. Nhiều axit amin là tiền chất của vitamin, a/b, hormone và các hợp chất có hoạt tính sinh học khác.

Hầu hết các axit amin được tìm thấy trong cơ thể ở dạng tự do và chỉ 20 trong số chúng là một phần của protein. Các axit amin này được gọi là chất đạm hoặc tạo protein(tạo thành prôtêin). Chúng có một đặc tính vốn có - khả năng, với sự tham gia của các enzym, kết hợp tại các nhóm amin và carboxyl và tạo thành chuỗi polypeptide.

Trong động vật hoang dã, nhiều chất rất phổ biến, tầm quan trọng của chúng rất khó để đánh giá quá cao. Ví dụ, chúng bao gồm carbohydrate. Chúng cực kỳ quan trọng như một nguồn năng lượng cho động vật và con người, và một số tính chất của carbohydrate khiến chúng trở thành nguyên liệu thô không thể thiếu cho ngành công nghiệp.

Nó là gì?

Thông tin tóm tắt về cấu trúc hóa học

Nếu bạn nhìn vào công thức tuyến tính, thì có thể thấy rõ một aldehyd và năm nhóm hydroxyl trong thành phần của loại carbohydrate này. Khi một chất ở trạng thái kết tinh, thì các phân tử của nó có thể ở một trong hai dạng có thể (α- hoặc β-glucose). Thực tế là nhóm hydroxyl liên kết với nguyên tử cacbon thứ năm có thể tương tác với gốc cacbonyl.

Mức độ phổ biến trong điều kiện tự nhiên

Vì nó đặc biệt dồi dào trong nước ép nho nên glucose thường được gọi là "đường nho". Dưới cái tên này, tổ tiên xa xôi của chúng tôi biết cô ấy. Tuy nhiên, bạn có thể tìm thấy nó trong bất kỳ loại rau hoặc trái cây ngọt nào khác, trong các mô mềm của cây. Trong vương quốc động vật, mức độ phổ biến của nó cũng không kém: khoảng 0,1% máu của chúng ta là glucose. Ngoài ra, những carbohydrate này có thể được tìm thấy trong tế bào của hầu hết mọi cơ quan nội tạng. Nhưng chúng đặc biệt có nhiều trong gan, vì ở đó glucose được xử lý thành glycogen.

Nó (như chúng ta đã nói) là nguồn năng lượng quý giá cho cơ thể chúng ta, là một phần của hầu hết các loại carbohydrate phức tạp. Giống như các carbohydrate đơn giản khác, trong tự nhiên, nó xảy ra sau phản ứng quang hợp, chỉ xảy ra trong các tế bào của sinh vật thực vật:

6CO 2 + 6H 2 O diệp lục C 6 H 12 O 6 + 6O 2 - Q

Đồng thời, thực vật thực hiện một chức năng cực kỳ quan trọng đối với sinh quyển, tích lũy năng lượng mà chúng nhận được từ mặt trời. Đối với điều kiện công nghiệp, từ thời cổ đại, người ta đã thu được tinh bột bằng cách thủy phân và axit sunfuric đậm đặc là chất xúc tác cho phản ứng:

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

Tính chất hóa học

Nêu tính chất hóa học của loại cacbohydrat này? Chúng có tất cả các đặc điểm giống nhau đặc trưng cho rượu và andehit thuần túy. Ngoài ra, họ cũng có một số tính năng cụ thể. Lần đầu tiên, quá trình tổng hợp carbohydrate đơn giản (bao gồm cả glucose) được thực hiện bởi nhà hóa học tài năng A. M. Butlerov vào năm 1861, và ông đã sử dụng formaldehyde làm nguyên liệu thô, phân tách nó với sự có mặt của canxi hydroxit. Đây là công thức cho quá trình này:

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

Và bây giờ chúng ta sẽ xem xét một số tính chất của hai đại diện còn lại của nhóm, ý nghĩa tự nhiên của chúng không kém phần lớn, và do đó chúng được sinh học nghiên cứu. Carbohydrate các loại này đóng một vai trò rất quan trọng trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.

fructozơ

Công thức của đồng phân glucozơ này là CeH 12 O b. Giống như một “tổ tiên”, nó có thể tồn tại ở dạng tuyến tính và tuần hoàn. Nó tham gia vào tất cả các phản ứng đặc trưng của rượu đa chức, nhưng, do đó khác với glucose, không tương tác với dung dịch amoniac của oxit bạc theo bất kỳ cách nào.

Ribôxôm

Ribose và deoxyribose được đặc biệt quan tâm. Nếu bạn nhớ ít nhất một chút về chương trình sinh học, thì bản thân bạn cũng nhận thức rõ rằng chính những carbohydrate này trong cơ thể là một phần của DNA và RNA, nếu không có chúng thì sự tồn tại của sự sống trên hành tinh là không thể. Cái tên "deoxyribose" có nghĩa là có ít hơn một nguyên tử oxy trong phân tử của nó (khi so sánh với ribose thông thường). Về mặt này, tương tự như glucose, chúng cũng có thể có cấu trúc tuyến tính và tuần hoàn.

disacarit

Về nguyên tắc, các chất này trong cấu trúc và chức năng của chúng phần lớn lặp lại lớp trước, và do đó, không có ích gì khi nói chi tiết hơn về điều này. Nêu tính chất hóa học của cacbohydrat thuộc nhóm này? Các thành viên quan trọng nhất của gia đình là sucrose, maltose và lactose. Tất cả chúng có thể được mô tả bằng công thức C 12 H 22 O 11, vì chúng là đồng phân, nhưng điều này không phủ nhận sự khác biệt lớn trong cấu trúc của chúng. Vì vậy, các đặc điểm của carbohydrate phức tạp là gì, danh sách và mô tả mà bạn có thể xem bên dưới?

sucrose

Phân tử của nó có hai chu trình cùng một lúc: một trong số chúng có sáu cạnh (dư lượng α-glucose) và chu trình kia có năm cạnh (dư lượng β-fructose). Tất cả cấu trúc này được kết nối do hydroxyl glycosid của glucose.

Nhận và ý nghĩa chung

Theo thông tin lịch sử còn sót lại, sớm nhất là ba thế kỷ trước khi Chúa giáng sinh, đường đã được lấy từ Ấn Độ cổ đại. Chỉ đến giữa thế kỷ 19, người ta mới biết được rằng có thể thu được nhiều sucrose hơn mà không cần tốn nhiều công sức hơn từ củ cải đường. Một số giống của nó chứa tới 22% lượng carbohydrate này, trong khi ở mía, hàm lượng này có thể nằm trong khoảng 26%, nhưng điều này chỉ có thể thực hiện được trong điều kiện sinh trưởng lý tưởng và khí hậu thuận lợi.

Chúng tôi đã nói rằng carbohydrate hòa tan tốt trong nước. Việc sản xuất sucrose dựa trên nguyên tắc này, khi các bộ khuếch tán được sử dụng cho mục đích này. Để kết tủa các tạp chất có thể, dung dịch được lọc qua các bộ lọc có vôi. Để loại bỏ canxi hydroxit khỏi dung dịch thu được, người ta cho khí carbon dioxide thông thường đi qua nó. Kết tủa được lọc ra và xi-rô đường được làm bay hơi trong các lò đặc biệt, thu được đường đã quen thuộc với chúng ta ở đầu ra.

Lactose

Carbohydrate này được chiết xuất trong điều kiện công nghiệp từ sữa thông thường, có chứa chất béo và carbohydrate dư thừa. Nó chứa khá nhiều chất này: ví dụ, sữa bò chứa khoảng 4-5,5% đường sữa và trong sữa của phụ nữ, tỷ lệ thể tích của nó đạt 5,5-8,4%.

Mỗi phân tử của glycide này bao gồm dư lượng 3-galactose và a-glucose ở dạng pyranose, hình thành liên kết thông qua nguyên tử carbon thứ nhất và thứ tư.

Không giống như các loại đường khác, đường sữa có một đặc tính độc đáo. Chúng ta đang nói về việc hoàn toàn không có tính hút ẩm, do đó, ngay cả trong một căn phòng ẩm ướt, glycide này hoàn toàn không bị ẩm. Đặc tính này được sử dụng tích cực trong dược phẩm: nếu sucrose thông thường được bao gồm trong thành phần của một số loại thuốc ở dạng bột, thì phải thêm đường sữa vào đó. Nó hoàn toàn tự nhiên và vô hại đối với cơ thể con người, không giống như nhiều chất phụ gia nhân tạo ngăn ngừa đóng bánh và bị ướt. Các chức năng và tính chất của loại carbohydrate này là gì?

Ý nghĩa sinh học của đường sữa là rất cao, vì đường sữa là thành phần dinh dưỡng quan trọng nhất trong sữa của tất cả động vật và con người. Đối với maltose, tính chất của nó hơi khác.

mạch nha

Nó là một sản phẩm trung gian thu được từ quá trình thủy phân tinh bột. Cái tên "maltose" là do nó được hình thành chủ yếu dưới ảnh hưởng của mạch nha (trong tiếng Latinh, mạch nha là maltum). Nó được phân bố rộng rãi không chỉ ở thực vật mà còn ở động vật. Với số lượng lớn, nó được hình thành trong đường tiêu hóa của động vật nhai lại.

và tài sản

Phân tử của carbohydrate này bao gồm hai phần α-glucose ở dạng pyranose, được liên kết với nhau thông qua các nguyên tử carbon thứ nhất và thứ tư. Bề ngoài là tinh thể màu trắng, không màu. Hương vị ngọt ngào, nó hòa tan hoàn toàn trong nước.

polysacarit

Cần nhớ rằng tất cả các polysacarit có thể được xem xét từ quan điểm rằng chúng là sản phẩm của quá trình polycondensation của monosacarit. Công thức hóa học chung của chúng là (C b H 10 O 5) p. Trong bài viết này, chúng tôi sẽ xem xét tinh bột, vì nó là thành viên điển hình nhất trong gia đình.

Tinh bột

Được hình thành do quá trình quang hợp, nó được lắng đọng với số lượng lớn trong rễ và hạt của các sinh vật thực vật. Các tính chất vật lý của loại carbohydrate này là gì? Bề ngoài là một loại bột màu trắng với độ kết tinh kém, không hòa tan trong nước lạnh. Trong chất lỏng nóng, nó tạo thành cấu trúc keo (dạng sệt, thạch). Trong đường tiêu hóa của động vật có nhiều enzym thúc đẩy quá trình thủy phân của nó với sự hình thành glucose.

Nó là loại phổ biến nhất được hình thành từ nhiều dư lượng a-glucose. Trong tự nhiên, hai dạng của nó được tìm thấy đồng thời: amyloza và amhopectin. Amylose, là một polyme tuyến tính, có thể hòa tan trong nước. Phân tử bao gồm các gốc alpha-glucose được liên kết thông qua nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ tư.

Cần phải nhớ rằng tinh bột là sản phẩm đầu tiên có thể nhìn thấy được của quá trình quang hợp thực vật. Trong lúa mì và các loại ngũ cốc khác chứa tới 60-80%, trong khi trong củ khoai tây chỉ có 15-20%. Nhân tiện, bằng sự xuất hiện của các hạt tinh bột dưới kính hiển vi, người ta có thể xác định chính xác loài thực vật, vì chúng khác nhau đối với mọi người.

Nếu được đun nóng, phân tử khổng lồ của nó sẽ nhanh chóng bị phân hủy thành các polysacarit nhỏ được gọi là dextrin. Chúng có một công thức hóa học chung với tinh bột (C 6 H 12 O 5) x, nhưng có sự khác biệt về giá trị của biến "x", nhỏ hơn giá trị của "n" trong tinh bột.

Cuối cùng, chúng tôi đưa ra một bảng phản ánh không chỉ các loại carbohydrate chính mà còn cả các đặc tính của chúng.

nhóm chính	Đặc điểm của cấu trúc phân tử	Tính chất đặc biệt của carbohydrate
monosacarit	Chúng khác nhau về số lượng nguyên tử carbon: Bộ ba (C3) Tetroses (C4) Ngũ giác (C5) Hexose (С6)	Tinh thể không màu hoặc trắng, tan nhiều trong nước, vị ngọt
Oligosacarit	Cấu trúc phức tạp. Tùy thuộc vào loài, chúng chứa 2-10 dư lượng monosacarit đơn giản	Bề ngoài giống nhau, hơi ít tan trong nước, ít ngọt hơn
polysacarit	Bao gồm một số lượng rất lớn dư lượng monosacarit	Dạng bột trắng, cấu trúc tinh thể thể hiện yếu, chúng không tan trong nước mà có xu hướng trương nở trong nước. Hương vị trung tính

Dưới đây là các chức năng và tính chất của carbohydrate của các lớp chính.

carbohydrate

Các loại carbohydrate.

Cacbohydrat là:

1) monosacarit

2) Oligosacarit

3) Carbohydrate phức hợp

tinh bột12.jpg

Chức năng chính.

Năng lượng.

Nhựa.

Cung cấp chất dinh dưỡng.

Riêng.

bảo vệ.

Quy định.

Tính chất hóa học

Monosacarit thể hiện tính chất của rượu và hợp chất carbonyl.

Quá trình oxy hóa.

a) Như mọi anđehit, monosaccarit bị oxi hoá tạo axit tương ứng. Vì vậy, khi glucozơ bị oxy hóa bằng dung dịch amoniac của bạc hydroxit, axit gluconic được tạo thành (phản ứng "gương bạc").

b) Phản ứng của monosacarit với đồng hiđroxit khi đun nóng cũng tạo ra axit aldonic.

c) Các chất oxi hóa mạnh hơn không chỉ oxi hóa nhóm andehit mà cả nhóm ancol bậc 1 thành nhóm cacboxyl, tạo thành đường bazơ (aldaric) axit. Thông thường, axit nitric đậm đặc được sử dụng cho quá trình oxy hóa này.

Sự hồi phục.

Việc khử đường dẫn đến rượu đa chức. Hydro với sự có mặt của niken, hydrua nhôm liti, v.v. được sử dụng làm chất khử.

III. phản ứng cụ thể

Ngoài những điều trên, glucose còn được đặc trưng bởi một số tính chất cụ thể - quá trình lên men. Lên men là sự phân hủy các phân tử đường dưới tác dụng của men (enzim). Đường có bội số của ba nguyên tử carbon được lên men. Có nhiều kiểu lên men, trong đó nổi tiếng nhất là những kiểu sau:

a) lên men rượu

b) lên men axit lactic

c) lên men butyric

Các loại lên men do vi sinh vật đã đề cập có tầm quan trọng thực tế rộng rãi. Ví dụ, rượu - để sản xuất rượu etylic, trong sản xuất rượu vang, ủ bia, v.v. và axit lactic - để sản xuất axit lactic và các sản phẩm sữa lên men.

3. Đồng phân lập thể của monosacarit D- và L-series. Công thức mở và tuần hoàn. pyranose và furanoses. đồng phân α- và β-. Chủ nghĩa tautome chuỗi xích lô. Hiện tượng biến đổi.

Khả năng của một số hợp chất hữu cơ làm quay mặt phẳng phân cực của ánh sáng phân cực sang phải hoặc trái được gọi là hoạt động quang học. Dựa trên những điều đã nói ở trên, có thể thấy rằng các chất hữu cơ có thể tồn tại ở dạng đồng phân dextrorotatory và levorotatory. Các đồng phân như vậy được gọi là đồng phân lập thể và hiện tượng đồng phân lập thể.

Một hệ thống phân loại và chỉ định chặt chẽ hơn các đồng phân lập thể không dựa trên sự quay của mặt phẳng phân cực ánh sáng, mà dựa trên cấu hình tuyệt đối của phân tử đồng phân lập thể, tức là sự sắp xếp lẫn nhau của bốn nhóm thế nhất thiết phải khác nhau nằm ở các đỉnh của một tứ diện xung quanh một nguyên tử carbon được định vị ở trung tâm, được gọi là nguyên tử carbon bất đối xứng hoặc tâm bất đối xứng. Chiral hay, như chúng còn được gọi, các nguyên tử carbon hoạt động quang học được biểu thị trong công thức cấu trúc bằng dấu hoa thị

Do đó, thuật ngữ đồng phân lập thể nên được hiểu là cấu hình không gian khác nhau của các nhóm thế trong các hợp chất có cùng công thức cấu tạo và có cùng tính chất hóa học. Loại đồng phân này còn được gọi là đồng phân gương. Một ví dụ điển hình về đồng phân gương là lòng bàn tay phải và trái. Dưới đây là công thức cấu tạo của các đồng phân lập thể của glyceraldehyde và glucose.

Nếu nguyên tử carbon bất đối xứng trong công thức chiếu của glyceraldehyd có nhóm OH ở bên phải, thì đồng phân này được gọi là đồng phân lập thể D và nếu nhóm OH ở bên trái, nó được gọi là đồng phân lập thể L.

Trong trường hợp các tetroza, pentose, hexose và các monose khác có hai hoặc nhiều nguyên tử carbon bất đối xứng, sự thuộc về đồng phân lập thể của chuỗi D- hoặc L được xác định bởi vị trí của nhóm OH tại nguyên tử carbon áp chót trong chuỗi - nó cũng là nguyên tử bất đối xứng cuối cùng. Ví dụ, đối với glucose, sự định hướng của nhóm OH ở nguyên tử carbon thứ 5 được đánh giá. Đồng phân lập thể phản chiếu tuyệt đối được gọi là enantiomers hoặc antipodes.

Các đồng phân lập thể không khác nhau về tính chất hóa học, nhưng khác nhau về tác dụng sinh học (hoạt tính sinh học). Hầu hết các monosacarit trong cơ thể động vật có vú thuộc dòng D - chính cấu hình này mà các enzyme chịu trách nhiệm cho quá trình trao đổi chất của chúng là đặc hiệu. Đặc biệt, D-glucose được coi là một chất ngọt, do khả năng tương tác với vị giác của lưỡi, trong khi L-glucose không vị, vì vị giác không cảm nhận được cấu hình của nó.

Nói chung, cấu trúc của aldose và ketosis có thể được biểu diễn như sau.

Đồng phân lập thể. Các phân tử monosacarit chứa một số trung tâm chirality, đó là lý do cho sự tồn tại của nhiều đồng phân lập thể tương ứng với cùng một công thức cấu trúc. Ví dụ, aldohexose có bốn nguyên tử carbon không đối xứng và tương ứng với 16 đồng phân lập thể (24), tức là 8 cặp đồng phân đối quang. So với các aldose tương ứng, ketohexose chứa ít hơn một nguyên tử carbon bất đối, do đó số lượng đồng phân lập thể (23) giảm xuống còn 8 (4 cặp đồng phân đối ảnh).

Mở (không theo chu kỳ) các dạng monosacarit được mô tả dưới dạng công thức chiếu Fisher. Chuỗi carbon trong chúng được viết theo chiều dọc. Trong aldose, nhóm aldehyde được đặt ở trên cùng, trong ketose, nhóm rượu chính tiếp giáp với nhóm carbonyl. Từ các nhóm này bắt đầu đánh số chuỗi.

Hệ thống D, L được sử dụng để biểu thị hóa học lập thể. Việc gán một monosacarit cho chuỗi D- hoặc L được thực hiện theo cấu hình của trung tâm bất đối, cách xa nhóm oxo nhất, bất kể cấu hình của các trung tâm khác! Đối với pentose, trung tâm "xác định" như vậy là nguyên tử C-4 và đối với hexose - C-5. Vị trí của nhóm OH ở trung tâm chirality cuối cùng bên phải chỉ ra rằng monosacarit thuộc chuỗi D, bên trái - thuộc chuỗi L, tức là tương tự với tiêu chuẩn hóa học lập thể - glyceraldehyd

Các dạng tuần hoàn. Các dạng monosacarit mở thuận tiện cho việc xem xét mối quan hệ không gian giữa các monosacarit đồng phân lập thể. Trên thực tế, monosacarit là hemiacetal có cấu trúc tuần hoàn. Sự hình thành các dạng monosacarit tuần hoàn có thể được biểu diễn là kết quả của sự tương tác nội phân tử của các nhóm carbonyl và hydroxyl có trong phân tử monosacarit.

Lần đầu tiên công thức hemiacet vòng của glucozơ được đề xuất bởi A. A. Colli (1870). Ông giải thích sự vắng mặt của một số phản ứng aldehyde trong glucose bằng sự hiện diện của chu trình ethylene oxide (α-oxide) ba thành viên:

Sau đó, Tollens (1883) đã đề xuất một công thức hemiaxetal tương tự cho glucoza, nhưng với một vòng butylen oxit năm cạnh (γ-oxit):

Các công thức Colley-Tollens cồng kềnh và bất tiện, không phản ánh cấu trúc của glucose vòng, do đó các công thức Haworth đã được đề xuất.

Kết quả của quá trình tuần hoàn, các hợp chất ổn định hơn về mặt nhiệt động được hình thành. furanose (năm thành viên) và vòng pyranose (sáu cạnh). Tên của các chu kỳ đến từ tên của các hợp chất dị vòng có liên quan - furan và pyran.

Sự hình thành của các chu trình này có liên quan đến khả năng các chuỗi carbon của monosacarit có cấu trúc giống như móng vuốt khá thuận lợi. Kết quả là, các nhóm aldehyd (hoặc xeton) và hydroxyl ở C-4 (hoặc ở C-5) gần nhau trong không gian, tức là, các nhóm chức đó, là kết quả của sự tương tác mà quá trình tuần hoàn nội phân tử xảy ra.

Ở dạng tuần hoàn, một trung tâm chirality bổ sung được tạo ra - một nguyên tử carbon trước đây là một phần của nhóm carbonyl (đối với aldose, đây là C-1). Nguyên tử này được gọi là anomeric, và hai đồng phân lập thể tương ứng là đồng phân α- và β(Hình 11.1). Anomers là một trường hợp đặc biệt của epimers.

Trong đồng phân α, cấu hình của trung tâm dị thường giống như cấu hình của trung tâm bất đối “đầu cuối”, xác định thuộc chuỗi d- hoặc l, trong khi ở đồng phân β thì ngược lại. trong chiếu công thức ngư dân trong các monosacarit của chuỗi d trong đồng phân α, nhóm glycosid OH nằm ở bên phải và trong đồng phân β, ở bên trái của chuỗi carbon.

Cơm. 11.1. Sự hình thành các đồng phân α- và β trên ví dụ về d-glucose

Công thức Haworth Các dạng monosacarit tuần hoàn được mô tả dưới dạng công thức phối cảnh của Haworth, trong đó các chu kỳ được hiển thị dưới dạng đa giác phẳng nằm vuông góc với mặt phẳng của bản vẽ. Nguyên tử oxy nằm trong vòng pyranose ở góc ngoài cùng bên phải, trong vòng furanose - phía sau mặt phẳng vòng. Các ký hiệu cho các nguyên tử carbon trong các chu kỳ không chỉ ra.

Để chuyển sang công thức Haworth, công thức tuần hoàn Fisher được biến đổi sao cho nguyên tử oxy của chu trình nằm trên cùng một đường thẳng với các nguyên tử cacbon có trong chu trình. Điều này được thể hiện dưới đây đối với a-d-glucopyranose bằng hai hoán vị ở nguyên tử C-5, hoán vị này không làm thay đổi cấu hình của tâm bất đối xứng này (xem 7.1.2). Nếu công thức Fisher đã biến đổi được đặt theo chiều ngang, theo yêu cầu của quy tắc viết công thức Haworth, thì các nhóm thế ở bên phải đường thẳng đứng của chuỗi carbon sẽ nằm dưới mặt phẳng của chu trình và các nhóm thế ở bên trái sẽ ở trên Chiếc máy bay này.

Trong d-aldohexoses ở dạng pyranose (và trong d-aldopentoses ở dạng furanose), nhóm CH2OH luôn nằm phía trên mặt phẳng vòng, đóng vai trò là đặc điểm chính thức của chuỗi d. Nhóm glycosid hydroxyl trong a-anomers của d-aldoses nằm dưới mặt phẳng của chu trình, trong β-anomers - phía trên mặt phẳng.

D-GLUCOPYRANOSE

Theo các quy tắc tương tự, quá trình chuyển đổi được thực hiện đối với xeton, được hiển thị bên dưới bằng cách sử dụng ví dụ về một trong các đồng phân của dạng furanose của d-fructose.

Tự động hóa Cyclochain do sự chuyển các dạng monosaccarit mạch hở thành mạch vòng và ngược lại.

Sự thay đổi theo thời gian góc quay của mặt phẳng phân cực ánh sáng bởi dung dịch cacbohydrat được gọi là đột biến.

Bản chất hóa học của đột biến là khả năng tồn tại của các monosacarit dưới dạng hỗn hợp cân bằng của các tautome - dạng mở và tuần hoàn. Loại tautomerism này được gọi là cyclo-oxo-tautomerism.

Trong dung dịch, cân bằng giữa 4 đồng phân vòng của monosaccarit được thiết lập thông qua dạng mạch hở - dạng oxo. Sự chuyển đổi xen kẽ của các anome a- và β- vào nhau thông qua một dạng oxo trung gian được gọi là anomer hóa.

Do đó, d-glucose tồn tại trong dung dịch ở dạng tautome: dạng oxo và a- và β-anome của dạng vòng pyranose và furanose.

phản đồng phân lactim-lactam

Loại tautomerism này là đặc trưng của các dị vòng chứa nitơ với nửa N=C-OH.

Sự xen kẽ của các dạng tautomeric có liên quan đến việc chuyển một proton từ nhóm hydroxyl, tương tự như nhóm OH của phenolic, sang trung tâm chính, nguyên tử nitơ pyridin và ngược lại. Thông thường dạng lactam chiếm ưu thế ở trạng thái cân bằng.

Monoaminomonocacboxylic.

Theo tính phân cực của gốc tự do:

Với gốc không phân cực: (Alanin, valin, leucin, phenylalanin) Monoamino, monocacboxylic

Với gốc không tích điện cực (Glycine, serine, asparagine, glutamine)

Với một gốc tích điện âm (axit aspartic, axit glutamic), monoamino, dicarboxylic

Với một gốc tích điện dương (lysine, histidine) diamino, monocarboxylic

đồng phân lập thể

Tất cả các axit α-amino tự nhiên, ngoại trừ glycine (NH 2 -CH 2 -COOH), đều có nguyên tử carbon bất đối xứng (nguyên tử α-carbon), và một số trong số chúng thậm chí có hai trung tâm trị liệu, ví dụ, threonine. Do đó, tất cả các axit amin có thể tồn tại dưới dạng một cặp phản cực gương không tương thích (đồng phân đối ảnh).

Đối với hợp chất ban đầu, theo thông lệ để so sánh cấu trúc của các axit α-amino, axit D- và L-lactic được thực hiện một cách có điều kiện, cấu hình của chúng lần lượt được thiết lập bởi các aldehyd D- và L-glycerol.

Tất cả các quá trình biến đổi diễn ra trong chuỗi này trong quá trình chuyển từ glyceraldehyd sang axit α-amino đều được thực hiện theo yêu cầu chính - chúng không tạo ra liên kết mới và không phá vỡ liên kết cũ ở tâm bất đối xứng.

Để xác định cấu hình của một α-axit amin, serine (đôi khi là alanine) thường được sử dụng làm chất tham chiếu.

Các axit amin tự nhiên tạo nên protein thuộc về L-series. Các dạng D của axit amin tương đối hiếm, chúng chỉ được tổng hợp bởi vi sinh vật và được gọi là axit amin "không tự nhiên". D-axit amin không được hấp thụ bởi các sinh vật động vật. Thật thú vị khi lưu ý tác dụng của axit amin D và L đối với các thụ thể vị giác: hầu hết các axit amin chuỗi L có vị ngọt, trong khi axit amin chuỗi D có vị đắng hoặc không vị.

Không có sự tham gia của các enzyme, quá trình chuyển đổi tự phát của đồng phân L thành đồng phân D với sự hình thành hỗn hợp cân bằng (hỗn hợp racemic) xảy ra trong một khoảng thời gian đủ dài.

Sự racemic hóa của mỗi L-axit ở một nhiệt độ nhất định tiến hành ở một tốc độ nhất định. Hoàn cảnh này có thể được sử dụng để xác định tuổi của người và động vật. Vì vậy, ví dụ, trong lớp men cứng của răng có protein ngà răng, trong đó L-aspartate chuyển thành đồng phân D ở nhiệt độ của cơ thể con người với tốc độ 0,01% mỗi năm. Trong thời kỳ hình thành răng, ngà răng chỉ chứa đồng phân L, vì vậy tuổi của một người hoặc động vật có thể được tính từ hàm lượng D-aspartate.

I. Tính chất chung

1. Trung hòa nội phân tử→ một zwitterion lưỡng cực được hình thành:

Dung dịch nước có tính dẫn điện. Những tính chất này được giải thích là do các phân tử axit amin tồn tại ở dạng muối bên trong, được hình thành do sự chuyển một proton từ nhóm cacboxyl sang nhóm amin:

zwitterion

Dung dịch nước của axit amin có môi trường trung tính, axit hoặc kiềm, tùy thuộc vào số lượng nhóm chức.

2. Polycondensation→ polipeptit (protein) được hình thành:

Sự tương tác của hai α-amino axit tạo ra đipeptit.

3. Phân hủy→ Amin + Cacbon điôxít:

NH 2 -CH 2 -COOH → NH 2 -CH 3 + CO 2

IV. phản ứng định tính

1. Tất cả các axit amin đều bị oxy hóa bởi ninhydrin để tạo thành các sản phẩm có màu xanh tím!

2. Với các ion kim loại nặng Các α-amino axit tạo thành muối nội phức. Phức đồng(II) có màu xanh đậm được sử dụng để phát hiện các axit α-amino.

Peptide hoạt động sinh lý. Ví dụ.

Peptide, có hoạt tính sinh lý cao, điều chỉnh các quá trình sinh học khác nhau. Theo hành động điều hòa sinh học, peptide thường được chia thành nhiều nhóm:

Các hợp chất có hoạt tính nội tiết tố (glucagon, oxytocin, vasopressin, v.v.);

Các chất điều chỉnh quá trình tiêu hóa (gastrin, peptide ức chế dạ dày, v.v.);

peptide điều chỉnh sự thèm ăn (endorphin, neuropeptide-Y, leptin, v.v.);

hợp chất có tác dụng giảm đau (opioid peptide);

Các chất hữu cơ điều chỉnh hoạt động thần kinh cao hơn, các quá trình sinh hóa liên quan đến cơ chế ghi nhớ, học tập, sự xuất hiện của cảm giác sợ hãi, giận dữ, v.v.;

Peptide điều hòa huyết áp và trương lực mạch (angiotensin II, bradykinin, v.v.).

peptide có đặc tính chống ung thư và chống viêm (Lunasin)

Neuropeptides - hợp chất được tổng hợp trong tế bào thần kinh với đặc tính truyền tín hiệu

phân loại protein

-theo hình dạng của các phân tử(hình cầu hoặc hình sợi);

-theo trọng lượng phân tử(khối lượng phân tử thấp, khối lượng phân tử cao, v.v...);

-theo cấu trúc hóa học ( sự hiện diện hay vắng mặt của một phần phi protein);

-theo vị trí trong ô(hạt nhân, tế bào chất, lysosomal, v.v.);

-bằng cách định vị trong cơ thể(protein máu, gan, tim, v.v.);

-nếu có thể điều chỉnh một cách thích ứng số lượng các protein này: protein được tổng hợp với tốc độ không đổi (cấu thành) và protein mà quá trình tổng hợp có thể được tăng cường bởi các yếu tố môi trường (có thể cảm ứng);

-tuổi thọ trong tế bào(từ các protein tái tạo rất nhanh, với T 1/2 dưới 1 giờ, đến các protein tái tạo rất chậm, có T 1/2 được tính bằng tuần và tháng);

-bởi các khu vực tương tự của cấu trúc chính và các chức năng liên quan(họ protein).

Phân loại protein theo cấu trúc hóa học

protein đơn giản.Một số protein chỉ chứa chuỗi polipeptit bao gồm các gốc axit amin. Chúng được gọi là "protein đơn giản". Ví dụ về protein đơn giản - histon; chúng chứa nhiều dư lượng axit amin lysine và arginine, các gốc có điện tích dương.

2. protein phức tạp . Nhiều protein, ngoài chuỗi polypeptide, còn chứa một phần phi protein gắn với protein bằng liên kết cộng hóa trị hoặc yếu. Phần phi protein có thể được đại diện bởi các ion kim loại, bất kỳ phân tử hữu cơ nào có trọng lượng phân tử thấp hoặc cao. Những protein như vậy được gọi là "protein phức hợp". Phần phi protein liên kết chặt chẽ với protein được gọi là nhóm giả.

Trong các polyme sinh học có các đại phân tử bao gồm các nhóm phân cực và không phân cực, các nhóm phân cực sẽ bị hòa tan nếu dung môi phân cực. Trong một dung môi không phân cực, tương ứng, các vùng không phân cực của các đại phân tử được solvat hóa.

Nó thường trương nở tốt trong chất lỏng gần với nó về cấu trúc hóa học. Vì vậy, các polyme hydrocacbon như cao su trương nở trong chất lỏng không phân cực: hexan, benzen. Biopolyme, có phân tử chứa một số lượng lớn các nhóm chức phân cực, chẳng hạn như protein, polysacarit, trương nở tốt hơn trong các dung môi phân cực: nước, rượu, v.v.

Sự hình thành lớp vỏ solvat của phân tử polyme đi kèm với sự giải phóng năng lượng, được gọi là sưng nóng.

sưng nóng phụ thuộc vào bản chất của các chất. Nó đạt cực đại khi trương nở trong dung môi phân cực HMC chứa một lượng lớn các nhóm phân cực và cực tiểu khi trương nở trong dung môi không phân cực của polyme hydrocacbon.

Độ axit của môi trường tại đó sự cân bằng của các điện tích dương và âm được thiết lập và protein trở thành trung hòa về điện, được gọi là điểm đẳng điện (IEP). Protein mà IET ở trong môi trường axit được gọi là axit. Protein có giá trị IEP trong môi trường kiềm được gọi là cơ bản. Hầu hết các protein thực vật đều có IEP trong môi trường hơi axit.

. Sự sưng tấy và tan biến của vòng tránh thai phụ thuộc vào:
1. bản chất của dung môi và polyme,
2. cấu trúc của các đại phân tử polyme,
3. nhiệt độ,
4. sự hiện diện của chất điện giải,
5. trên độ pH của môi trường (đối với polyelectrolytes).

Vai trò của 2,3-diphosphoglycerate

2,3-Diphosphoglycerate được hình thành trong hồng cầu từ 1,3-diphosphoglycerate, một chất chuyển hóa trung gian của quá trình đường phân, trong các phản ứng được gọi là Rappoport shunt.

Phản ứng shunt Rappoport

2,3-Diphosphoglycerate nằm trong khoang trung tâm của deoxyhemoglobin tetramer và liên kết với chuỗi β, tạo thành cầu muối ngang giữa các nguyên tử oxy của 2,3-diphosphoglycerate và các nhóm amin của valine đầu cuối của cả hai chuỗi β. , cũng như các nhóm gốc amino lysin và histidin.

Vị trí của 2,3-diphosphoglycerate trong huyết sắc tố

Chức năng của 2,3-diphosphoglycerate là giảm ái lực huyết sắc tố thành oxy. Điều này đặc biệt quan trọng khi leo lên độ cao mà không khí hít vào thiếu oxy. Trong những điều kiện này, sự liên kết của oxy với huyết sắc tố trong phổi không bị xáo trộn, vì nồng độ của nó tương đối cao. Tuy nhiên, trong các mô do 2,3-diphosphoglycerate, sự giải phóng oxy tăng lên 2 lần.

cacbohydrat. Phân loại. Chức năng

carbohydrate- gọi tên hợp chất hữu cơ gồm cacbon (C), hiđro (H) và oxi (O2). Công thức chung của cacbohydrat đó là Cn(H2O)m. Một ví dụ là glucozơ (C6H12O6)

Từ quan điểm hóa học, carbohydrate là các chất hữu cơ có chứa một chuỗi thẳng gồm một số nguyên tử carbon, một nhóm carbonyl (C=O) và một số nhóm hydroxyl (OH).

Trong cơ thể con người, carbohydrate được sản xuất với số lượng nhỏ, vì vậy hầu hết chúng đi vào cơ thể cùng với thức ăn.

Các loại carbohydrate.

Cacbohydrat là:

1) monosacarit(các dạng carbohydrate đơn giản nhất)

Glucose C6H12O6 (nhiên liệu chính trong cơ thể chúng ta)

Fructose C6H12O6 (carbohydrat ngọt nhất)

Ribose C5H10O5 (một phần của axit nucleic)

Erythrosis C4H8O4 (dạng trung gian trong quá trình phân hủy carbohydrate)

2) Oligosacarit(chứa từ 2 đến 10 gốc monosacarit)

Sucrose С12Н22О11 (glucose + fructose, hoặc đơn giản - đường mía)

Lactose C12H22O11 (đường sữa)

Maltose C12H24O12 (đường mạch nha, bao gồm hai gốc glucose liên kết)

110516_1305537009_Sugar-Cubes.jpg

3) Carbohydrate phức hợp(gồm nhiều đơn vị glucôzơ)

Tinh bột (C6H10O5)n (thành phần carbohydrate quan trọng nhất trong chế độ ăn kiêng, một người tiêu thụ khoảng 80% tinh bột từ carbohydrate.)

Glycogen (năng lượng dự trữ của cơ thể, glucose dư thừa khi vào máu sẽ được cơ thể dự trữ dưới dạng glycogen)

tinh bột12.jpg

4) Carbohydrate dạng sợi, hoặc khó tiêu hóa, được định nghĩa là chất xơ ăn kiêng.

Cellulose (chất hữu cơ phổ biến nhất trên trái đất và là một loại chất xơ)

Theo cách phân loại đơn giản, carbohydrate có thể được chia thành đơn giản và phức tạp. Những loại đơn giản bao gồm monosacarit và oligosacarit, polysacarit phức tạp và chất xơ.

Chức năng chính.

Năng lượng.

Carbohydrate là nguyên liệu năng lượng chính. Khi carbohydrate bị phá vỡ, năng lượng được giải phóng bị tiêu tan dưới dạng nhiệt hoặc được lưu trữ trong các phân tử ATP. Carbohydrate cung cấp khoảng 50 - 60% năng lượng tiêu thụ hàng ngày của cơ thể, và trong quá trình hoạt động sức bền cơ bắp - lên đến 70%. Khi oxy hóa 1 g carbohydrate, 17 kJ năng lượng (4,1 kcal) được giải phóng. Là nguồn năng lượng chính trong cơ thể, glucose tự do hoặc carbohydrate dự trữ ở dạng glycogen được sử dụng. Nó là chất nền năng lượng chính của não.

Nhựa.

Carbohydrate (ribose, deoxyribose) được sử dụng để tạo ATP, ADP và các nucleotide khác, cũng như axit nucleic. Chúng là một phần của một số enzym. Carbohydrate riêng lẻ là thành phần cấu trúc của màng tế bào. Các sản phẩm chuyển hóa glucose (axit glucuronic, glucosamine, v.v.) là một phần của polysacarit và protein phức tạp của sụn và các mô khác.

Cung cấp chất dinh dưỡng.

Carbohydrate được dự trữ (dự trữ) trong cơ xương, gan, và các mô khác dưới dạng glycogen. Hoạt động cơ bắp có hệ thống dẫn đến sự gia tăng dự trữ glycogen, làm tăng khả năng năng lượng của cơ thể.

Riêng.

Các carbohydrate riêng lẻ tham gia vào việc đảm bảo tính đặc hiệu của các nhóm máu, đóng vai trò là chất chống đông máu (gây đông máu), là thụ thể của chuỗi hormone hoặc dược chất, có tác dụng chống ung thư.

bảo vệ.

Carbohydrate phức tạp là một phần của các thành phần của hệ thống miễn dịch; mucopolysacarit được tìm thấy trong các chất nhầy bao phủ bề mặt mạch mũi, phế quản, đường tiêu hóa, đường tiết niệu và bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vi khuẩn và vi rút, cũng như khỏi các tổn thương cơ học.

Quy định.

Chất xơ không hỗ trợ quá trình phân hủy trong ruột, tuy nhiên, nó kích hoạt nhu động ruột, các enzym được sử dụng trong đường tiêu hóa, cải thiện quá trình tiêu hóa và hấp thu chất dinh dưỡng.

Theo nghĩa chung nhất, đường và các dẫn xuất của chúng, thu được bằng quá trình thủy phân, có thể được quy cho lớp này. Carbohydrate là một thành phần thiết yếu của tất cả các hợp chất hữu cơ. Việc phân loại carbohydrate có thể nói về tất cả các biểu hiện đa dạng của các chất này.

Sinh học

Các tế bào của các sinh vật sống cần carbohydrate làm pin và nguồn năng lượng. Chất khô của cây chứa tới 90% cacbohydrat. Đại diện của hệ động vật cũng có carbohydrate trong tế bào của chúng - lên tới 20% tổng khối lượng chất khô. Việc phân loại carbohydrate tiêu chuẩn hóa các hợp chất cao phân tử này và trình bày chúng một cách trực quan. Hiểu cấu trúc của carbohydrate, cấu trúc bên trong của các hợp chất này là chìa khóa để hiểu nền tảng của mọi sinh vật, để hiểu được bí ẩn của sự sống. Một phần quan trọng của quá trình biết các chất này là phân loại carbohydrate.

Cơ chế

Tất cả các carbohydrate đã biết được chia thành ba nhóm lớn:

Monosacarit;

disacarit;

polysacarit.

Cả 3 nhóm này đều có những đặc điểm lý hóa khác nhau. Việc phân loại và cấu trúc của carbohydrate dựa chính xác vào ba trụ cột này.

monosacarit

Cellulose không hòa tan trong nước ngay cả ở nhiệt độ cao. Nó không hòa tan trong rượu, chống kiềm và các chất oxy hóa yếu. Quá trình thủy phân cellulose chỉ có thể xảy ra khi nó được hòa tan trong các axit khoáng đậm đặc, chẳng hạn như sulfuric. Khi dung dịch này được đun nóng, cellulose tách ra, tạo thành dung dịch nhớt. Monosacarit là sản phẩm cuối cùng của phản ứng này.

Giá trị của carbohydrate

Việc phân loại và cấu trúc của carbohydrate được nghiên cứu bởi nhiều ngành khoa học liên quan. Giá trị của các chất hữu cơ này trong y học, hóa chất, thực phẩm, công nghiệp sản xuất là khá cao. Hy vọng rằng việc phân loại carbohydrate ở trên với các ví dụ sẽ đưa ra ý tưởng chung về bản chất của các chất này và vai trò quan trọng nhất của chúng trong hoạt động kinh tế của con người.

carbohydrate (Đường một , sacarit) - chất hữu cơ có chứa một nhóm carbonyl và một số nhóm hydroxyl. Tên của nhóm các hợp chất bắt nguồn từ các từ "cacbon hydrat", nó được đề xuất lần đầu tiên bởi K. Schmidt vào năm 1844. Sự xuất hiện của một cái tên như vậy là do các carbohydrate đầu tiên được khoa học biết đến được mô tả theo công thức thô C x (H 2 O) y, chính thức là hợp chất của carbon và nước.

Tất cả các carbohydrate được tạo thành từ các "đơn vị" riêng lẻ, đó là sacarit. Theo khả năng thủy phân thành monome, carbohydrate được chia thành hai nhóm: đơn giản và phức tạp. Carbohydrate chứa một đơn vị được gọi là monosacarit, hai đơn vị được gọi là disacarit, từ hai đến mười đơn vị được gọi là oligosacarit và hơn mười đơn vị được gọi là polysacarit. Các monosacarit phổ biến là polyhydroxy aldehyde (aldoses) hoặc polyoxy ketone (ketose) với chuỗi nguyên tử carbon tuyến tính (m = 3-9), mỗi nguyên tử (ngoại trừ carbonyl carbon) được liên kết với một nhóm hydroxyl. Đơn giản nhất trong số các monosacarit, glyceraldehyd, chứa một nguyên tử carbon bất đối xứng và được gọi là hai phản cực quang học (D và L). Monosacarit nhanh chóng làm tăng lượng đường trong máu và có chỉ số đường huyết cao, đó là lý do tại sao chúng còn được gọi là carbohydrate nhanh. Chúng dễ dàng hòa tan trong nước và được tổng hợp trong cây xanh. Carbohydrate bao gồm 3 đơn vị trở lên được gọi là phức tạp. Thực phẩm giàu carbohydrate chậm làm tăng dần hàm lượng glucose và có chỉ số đường huyết thấp, đó là lý do tại sao chúng còn được gọi là carbohydrate chậm. Carbohydrate phức tạp là sản phẩm của quá trình polycondensation của các loại đường đơn (monosacarit) và không giống như các loại đường đơn, trong quá trình phân cắt thủy phân, chúng có thể phân hủy thành các monome, với sự hình thành của hàng trăm, hàng nghìn phân tử monosacarit.

Trong cơ thể sống, cacbohydrat các tính năng sau:

1. Kết cấu và chức năng hỗ trợ. Carbohydrate tham gia vào việc xây dựng các cấu trúc hỗ trợ khác nhau. Vì cellulose là thành phần cấu trúc chính của thành tế bào thực vật, chitin thực hiện chức năng tương tự ở nấm và cũng cung cấp độ cứng cho bộ xương ngoài của động vật chân đốt.

2. Vai trò bảo vệ đối với thực vật. Một số thực vật có các cấu tạo bảo vệ (gai, gai, v.v.) bao gồm thành tế bào của các tế bào chết.

3. Chức năng dẻo. Carbohydrate là một phần của các phân tử phức tạp (ví dụ, pentose (ribose và deoxyribose) tham gia vào việc xây dựng ATP, DNA và RNA).

4. Chức năng năng lượng. Carbohydrate đóng vai trò là nguồn năng lượng: khi 1 gam carbohydrate bị oxy hóa, 4,1 kcal năng lượng và 0,4 g nước được giải phóng.

5. Chức năng dự trữ. Carbohydrate đóng vai trò là chất dinh dưỡng dự trữ: glycogen ở động vật, tinh bột và inulin ở thực vật.

6. Chức năng thẩm thấu. Carbohydrate tham gia vào quá trình điều hòa áp suất thẩm thấu trong cơ thể. Như vậy, máu chứa 100-110 mg/% glucose, áp suất thẩm thấu của máu phụ thuộc vào nồng độ glucose.

7. Chức năng thụ thể. Oligosacarit là một phần của phần tiếp nhận của nhiều thụ thể tế bào hoặc phân tử phối tử.

18. Monosacarit: trioza, tetroza, pentose, hexose. Cấu trúc, các dạng mở và tuần hoàn. Đồng phân quang học. Tính chất hóa học của glucozơ, fructozơ. Phản ứng định tính với glucose.

monosacarit(từ tiếng Hy Lạp đơn sắc- thứ duy nhất, đường mía- đường) - carbohydrate đơn giản nhất không bị thủy phân để tạo thành carbohydrate đơn giản hơn - chúng thường không màu, dễ hòa tan trong nước, kém trong rượu và hoàn toàn không hòa tan trong ether, hợp chất hữu cơ trong suốt rắn, một trong những nhóm carbohydrate chính, đơn giản nhất dạng đường. Dung dịch nước có độ pH trung tính. Một số monosacarit có vị ngọt. Monosacarit chứa nhóm carbonyl (aldehyd hoặc xeton), vì vậy chúng có thể được coi là dẫn xuất của rượu đa chức. Một monosacarit có nhóm carbonyl ở cuối chuỗi là một aldehyd và được gọi là aldose. Ở bất kỳ vị trí nào khác của nhóm carbonyl, monosacarit là xeton và được gọi là nhiễm ceton. Tùy thuộc vào độ dài của chuỗi carbon (từ ba đến mười nguyên tử), có bộ ba, uốn ván, pentose, hexose, heptose và như thế. Trong số đó, phổ biến nhất trong tự nhiên là pentose và hexose. Monosacarit là các khối xây dựng mà từ đó disacarit, oligosacarit và polysacarit được tổng hợp.

D-glucose (đường nho hoặc đường dextrose, C 6 h 12 Ô 6) - đường sáu phân tử ( hexose), một đơn vị cấu trúc (monome) của nhiều polysacarit (polyme) - disacarit: (maltose, sucrose và lactose) và polysacarit (cellulose, tinh bột). Các monosacarit khác thường được biết đến như là thành phần của di-, oligo- hoặc polysacarit và rất hiếm ở trạng thái tự do. Polysacarit tự nhiên đóng vai trò là nguồn chính của monosacarit.

Phản ứng định tính:

Cho vài giọt dung dịch đồng (II) sunfat và dung dịch kiềm vào dung dịch glucozơ. Kết tủa đồng hydroxit không được hình thành. Dung dịch chuyển sang màu xanh lam sáng. Trong trường hợp này, glucose hòa tan đồng (II) hydroxit và hoạt động giống như một rượu đa chức, tạo thành một hợp chất phức tạp.
Hãy đun nóng dung dịch. Ở điều kiện này, phản ứng với đồng (II) hiđroxit thể hiện tính khử của glucozơ. Màu của dung dịch bắt đầu thay đổi. Đầu tiên, kết tủa Cu 2 O màu vàng được hình thành, kết tủa này theo thời gian tạo thành các tinh thể CuO màu đỏ lớn hơn. Glucose bị oxy hóa thành axit gluconic.

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

19. Oligosacarit: cấu trúc, tính chất. Disacarit: maltose, lactose, cellobiose, sucrose. vai trò sinh học.

Số lượng lớn oligosacarit Nó được đại diện bởi các disacarit, trong đó sucrose, maltose và lactose đóng vai trò quan trọng đối với cơ thể động vật. Disacarit của cellobiose rất cần thiết cho đời sống thực vật.
Disacarit (bioses) khi thủy phân tạo thành hai monosacarit giống nhau hoặc khác nhau. Để thiết lập cấu trúc của chúng, cần phải biết disacarit được tạo thành từ monoses nào; ở dạng nào, furanose hoặc pyranose, là monosacarit trong disacarit; Hiđroxyl nào tham gia liên kết hai phân tử đường đơn giản.
Disacarit có thể được chia thành hai nhóm: đường không khử và đường khử.
Nhóm đầu tiên bao gồm trehalose (đường nấm). Nó không có khả năng tautomerism: liên kết este giữa hai dư lượng glucose được hình thành với sự tham gia của cả hai hydroxyl glucosidic
Nhóm thứ hai bao gồm maltose (đường mạch nha). Nó có khả năng tautomerism, vì chỉ một trong số các hydroxyl glucosidic được sử dụng để tạo liên kết este và do đó, nó chứa một nhóm aldehyde ở dạng ẩn. Disacarit giảm có khả năng đột biến. Nó phản ứng với thuốc thử cho một nhóm carbonyl (tương tự như glucose), bị khử thành rượu đa chức, bị oxy hóa thành axit
Các nhóm hydroxyl của disacarit tham gia vào các phản ứng alkyl hóa và acyl hóa.
sucrose(củ cải, đường mía). Rất phổ biến trong tự nhiên. Nó thu được từ củ cải đường (hàm lượng lên tới 28% chất khô) và mía. Nó là một loại đường không khử, vì cầu oxy cũng được hình thành với sự tham gia của cả hai nhóm glycosid hydroxyl

mạch nha(từ tiếng Anh. mạch nha- mạch nha) - đường mạch nha, một disacarit tự nhiên bao gồm hai gốc glucoza; được tìm thấy với số lượng lớn trong hạt nảy mầm (mạch nha) của lúa mạch, lúa mạch đen và các loại ngũ cốc khác; cũng được tìm thấy trong cà chua, phấn hoa và mật hoa của một số loại cây. Maltose dễ dàng được cơ thể con người hấp thụ. Sự phân hủy maltose thành hai gốc glucose xảy ra do hoạt động của enzyme a-glucosidase, hay maltase, được tìm thấy trong dịch tiêu hóa của động vật và người, trong ngũ cốc nảy mầm, trong nấm mốc và nấm men.

Cellobiose- 4-(β-glucosido)-glucose, một disacarit bao gồm hai gốc glucoza được nối với nhau bằng liên kết β-glucosidic; đơn vị cấu trúc cơ bản của cellulose. Cellobiose được hình thành trong quá trình thủy phân cellulose bằng enzym bởi vi khuẩn sống trong đường tiêu hóa của động vật nhai lại. Cellobiose sau đó được enzyme vi khuẩn β-glucosidase (cellobiase) phân cắt thành glucose, đảm bảo sự đồng hóa phần cellulose của sinh khối bởi động vật nhai lại.

Lactose(đường sữa) C12H22O11 là một carbohydrate thuộc nhóm disacarit có trong sữa. Phân tử đường sữa bao gồm dư lượng của các phân tử glucose và galactose. Được sử dụng để chuẩn bị môi trường dinh dưỡng, ví dụ, trong sản xuất penicillin. Được sử dụng làm tá dược (chất độn) trong ngành dược phẩm. Từ đường sữa thu được lactulose - một loại thuốc quý để điều trị các rối loạn đường ruột, chẳng hạn như táo bón.

20. Homopolysaccharid: tinh bột, glycogen, cellulose, dextrin. Cấu tạo, tính chất. vai trò sinh học. Phản ứng định tính tinh bột.

Homopolysacarit ( glycans ), bao gồm dư lượng của một monosacarit, có thể là hexose hoặc pentose, nghĩa là hexose hoặc pentose có thể được sử dụng làm monome. Tùy thuộc vào bản chất hóa học của polysacarit, glucans (từ dư lượng glucose), mannans (từ mannose), galactans (từ galactose) và các hợp chất tương tự khác được phân biệt. Nhóm homopolysaccharid bao gồm các hợp chất hữu cơ có nguồn gốc thực vật (tinh bột, cellulose, pectin), động vật (glycogen, kitin) và vi khuẩn ( dextrans) nguồn gốc.

Polysacarit rất cần thiết cho sự sống của động vật và thực vật. Nó là một trong những nguồn năng lượng chính của cơ thể do quá trình trao đổi chất. Polysacarit tham gia vào các quá trình miễn dịch, cung cấp sự kết dính của các tế bào trong các mô và là phần lớn chất hữu cơ trong sinh quyển.

Tinh bột (C 6 h 10 Ô 5) n - hỗn hợp của hai homopolysacarit: tuyến tính - amyloza và phân nhánh - amylopectin, monome là alpha-glucose. Chất vô định hình màu trắng, không tan trong nước lạnh, có khả năng trương nở và tan một phần trong nước nóng. Trọng lượng phân tử 10 5 -10 7 Dalton. Tinh bột, được tổng hợp bởi các loại thực vật khác nhau trong lục lạp, dưới tác động của ánh sáng trong quá trình quang hợp, hơi khác nhau về cấu trúc của hạt, mức độ trùng hợp của các phân tử, cấu trúc của chuỗi polymer và tính chất hóa lý. Theo quy định, hàm lượng amyloza trong tinh bột là 10-30%, amylopectin - 70-90%. Phân tử amilozơ trung bình chứa khoảng 1.000 gốc glucozơ liên kết với nhau bằng liên kết anpha-1,4. Các phần tuyến tính riêng biệt của phân tử amylopectin bao gồm 20-30 đơn vị như vậy và tại các điểm phân nhánh của amylopectin, các gốc glucose được liên kết với nhau bằng liên kết alpha-1,6 liên chuỗi. Với quá trình thủy phân một phần tinh bột bằng axit, các polysacarit có mức độ trùng hợp thấp hơn được hình thành - dextrin ( C 6 h 10 Ô 5) p, và với sự thủy phân hoàn toàn - glucose.

Glicogen (C 6 h 10 Ô 5) n - một polysacarit được tạo thành từ dư lượng alpha-D-glucose - polysacarit dự trữ chính của động vật bậc cao và con người, được chứa ở dạng hạt trong tế bào chất của tế bào ở hầu hết các cơ quan và mô, tuy nhiên, lượng tích lũy lớn nhất của nó trong cơ và gan. Phân tử glycogen được xây dựng từ các chuỗi polyglucoside phân nhánh, theo một trình tự tuyến tính trong đó, các gốc glucose được nối với nhau bằng liên kết alpha-1,4 và tại các điểm nhánh bằng liên kết alpha-1,6 liên chuỗi. Công thức thực nghiệm của glycogen giống với công thức của tinh bột. Về cấu trúc hóa học, glycogen gần với amylopectin với sự phân nhánh chuỗi rõ rệt hơn, do đó đôi khi nó được gọi là thuật ngữ không chính xác "tinh bột động vật". Trọng lượng phân tử 10 5 -10 8 Dalton trở lên. Ở các sinh vật động vật, nó là một chất tương tự về cấu trúc và chức năng của polysacarit thực vật - tinh bột. Glycogen tạo thành một nguồn dự trữ năng lượng, nếu cần, có thể nhanh chóng huy động để bù đắp cho sự thiếu hụt glucose đột ngột - sự phân nhánh mạnh mẽ của phân tử của nó dẫn đến sự hiện diện của một số lượng lớn các chất cặn bã cuối cùng, cung cấp khả năng phân cắt nhanh chóng. lượng phân tử glucose cần thiết. Không giống như kho chứa chất béo trung tính (chất béo), kho dự trữ glycogen không nhiều (tính bằng calo trên gam). Chỉ glycogen được lưu trữ trong tế bào gan (tế bào gan) mới có thể được chuyển đổi thành glucose để nuôi sống toàn bộ cơ thể, trong khi tế bào gan có thể lưu trữ tới 8% trọng lượng của chúng ở dạng glycogen, đây là nồng độ cao nhất trong số tất cả các loại tế bào. Tổng khối lượng glycogen trong gan của người trưởng thành có thể đạt tới 100-120 gam. Trong cơ bắp, glycogen được phân hủy thành glucose dành riêng cho tiêu thụ cục bộ và tích lũy ở nồng độ thấp hơn nhiều (không quá 1% tổng khối lượng cơ bắp), tuy nhiên, tổng lượng dự trữ trong cơ bắp có thể vượt quá lượng tích lũy trong tế bào gan.

Xenlulozơ(chất xơ) - polysacarit cấu trúc phổ biến nhất của thế giới thực vật, bao gồm dư lượng alpha-glucose được trình bày ở dạng beta-pyranose. Như vậy, trong phân tử cellulose, các đơn phân beta-glucopyranose liên kết tuyến tính với nhau bằng liên kết beta-1,4. Với quá trình thủy phân một phần cellulose, disacarit cellobiose được hình thành và với quá trình thủy phân hoàn toàn, D-glucose. Trong đường tiêu hóa của con người, cellulose không được tiêu hóa vì bộ men tiêu hóa không có beta-glucosidase. Tuy nhiên, sự hiện diện của một lượng chất xơ thực vật tối ưu trong thức ăn góp phần vào quá trình hình thành phân bình thường. Sở hữu độ bền cơ học cao, cellulose đóng vai trò là vật liệu hỗ trợ cho thực vật, ví dụ, trong thành phần của gỗ, tỷ lệ của nó thay đổi từ 50 đến 70% và bông gần một trăm phần trăm cellulose.

Một phản ứng định tính với tinh bột được thực hiện với dung dịch cồn của iốt. Khi tương tác với iot, tinh bột tạo thành hợp chất tạp chức có màu xanh tím.