Ιδιότητες και δομή των υδατανθράκων. Λειτουργίες υδατανθράκων

Για το ανθρώπινο σώμα, καθώς και για τα υπόλοιπαζωντανά όντα, χρειάζεται ενέργεια. Χωρίς αυτό, δεν είναι δυνατές οι διαδικασίες. Εξάλλου, κάθε βιοχημική αντίδραση, οποιαδήποτε ενζυματική διαδικασία ή μεταβολικό στάδιο χρειάζεται μια πηγή ενέργειας.

Ως εκ τούτου, η σημασία των ουσιών που παρέχουντο σώμα της δύναμης στη ζωή, είναι πολύ μεγάλο και σημαντικό. Ποιες είναι αυτές οι ουσίες; Υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λίπη. Η δομή καθενός από αυτά είναι διαφορετική, ανήκουν σε εντελώς διαφορετικές κατηγορίες χημικών ενώσεων, αλλά μία από τις λειτουργίες τους είναι παρόμοια - παρέχοντας στο σώμα την απαραίτητη ενέργεια για ζωή. Εξετάστε μια ομάδα αυτών των ουσιών - υδατάνθρακες.

Ταξινόμηση των υδατανθράκων

Δομή και δομή των υδατανθράκων από τη στιγμή της ανακάλυψης τουςορίζονται από το όνομά τους. Εξάλλου, σύμφωνα με πρώιμες πηγές, πιστεύεται ότι αυτή είναι μια ομάδα ενώσεων στις δομές των οποίων υπάρχουν άτομα άνθρακα που συνδέονται με μόρια νερού.

Μια πιο εμπεριστατωμένη ανάλυση, καθώς και συσσωρευμένηοι πληροφορίες σχετικά με την ποικιλομορφία αυτών των ουσιών επιτρέπεται να αποδεικνύουν ότι όχι όλοι οι εκπρόσωποι έχουν μόνο μια τέτοια σύνθεση. Ωστόσο, αυτό το σημάδι εξακολουθεί να είναι ένα από αυτά που καθορίζει τη δομή των υδατανθράκων.

Η σύγχρονη ταξινόμηση αυτής της ομάδας ενώσεων έχει ως εξής:

1. Μονοσακχαρίτες (ριβόζη, φρουκτόζη, γλυκόζη και ούτω καθεξής).
2. Ολιγοσακχαρίτες (bioses, trioses).
3. Πολυσακχαρίτες (άμυλο, κυτταρίνη).

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

• αποκατάσταση;
• μη αποκατάσταση.

Η δομή των μορίων υδατανθράκων κάθε ομάδας συζητείται λεπτομερέστερα.

Μονοσακχαρίτες: χαρακτηριστικό

Αυτή η κατηγορία περιλαμβάνει όλα τα απλάυδατάνθρακες που περιέχουν αλδεΰδη (αλδόζη) ή κετόνη (κετόζη) και όχι περισσότερα από 10 άτομα άνθρακα στη δομή αλυσίδας. Αν κοιτάξετε τον αριθμό των ατόμων στην κύρια αλυσίδα, τότε οι μονοσακχαρίτες μπορούν να χωριστούν σε:

• τριόλες (αλδεϋδη γλυκερόλης).
• τετρόζης (ερυθράτωση, ερυθρόζη);
• πεντόζες (ριβόζη και δεοξυριβόζη).
• εξόζες (γλυκόζη, φρουκτόζη).

Όλοι οι άλλοι εκπρόσωποι δεν είναι τόσο σημαντικοί για τον οργανισμό που αναφέρεται.

Χαρακτηριστικά της δομής των μορίων

Με τη δομή τους μπορούν να εκπροσωπούνται μονοήμεςτόσο με τη μορφή μιας αλυσίδας, όσο και με τη μορφή ενός κυκλικού υδατάνθρακα. Πώς συμβαίνει αυτό; Το πράγμα είναι ότι το κεντρικό άτομο άνθρακα στην ένωση είναι ένα ασύμμετρο κέντρο γύρω από το οποίο το μόριο στο διάλυμα είναι ικανό να περιστρέφεται. Έτσι, σχηματίζονται οπτικά ισομερή μονοσακχαριτών μορφών L- και D-. Σε αυτή την περίπτωση, ο τύπος γλυκόζης, γραμμένος με τη μορφή μιας ευθείας αλυσίδας, μπορεί να αρπάζεται διανοητικά ως αλδεϋδική ομάδα (ή κετόνη) και να κυλήσει σε μια σφαίρα. Λαμβάνουμε τον αντίστοιχο κυκλικό τύπο.

Η χημική δομή των υδατανθράκων ενός αριθμού monosμάλλον απλή: αριθμός των ατόμων άνθρακα που σχηματίζουν την αλυσίδα ή δακτύλιο, καθένα από τα οποία είναι διαφορετικά ή είναι διατεταγμένα σε μία πλευρά του υδροξυλίου ομάδες και άτομα υδρογόνου. Αν όλα το ίδιο όνομα σε μία πλευρά της δομής, τότε το D-ισομερές σχηματίζεται, εάν για διαφορετικά διαστρωμένα μεταξύ τους - τότε το L-ισομερές. Αν γράφουμε το γενικό τύπο του κοινού αντιπροσώπου του μονοσακχαρίτες γλυκόζη σε μοριακή μορφή, θα ήταν: C₆H₁₂Σχετικά με₆. Και αυτό το αρχείο αντανακλά τη δομή και τη φρουκτόζη επίσης. Μετά από όλα, χημικά αυτά τα δύο μονομόρια είναι δομικά ισομερή. Γλυκόζη - αλδεϋδική αλκοόλη, φρουκτόζη - κετοαλκοόλη.

Δομή και ιδιότητες των υδατανθράκων ενός αριθμού μονοσακχαριτώνστενά αλληλένδετα. Μετά από όλα, εξαιτίας της παρουσίας αλδεϋδης και κετονικής ομάδας στη δομή, ανήκουν σε αλδεϋδη και κετόνες, πράγμα που καθορίζει τη χημική τους φύση και τις αντιδράσεις στις οποίες μπορούν να εισέλθουν.

Έτσι, η γλυκόζη παρουσιάζει τις ακόλουθες χημικές ιδιότητες:

1. Αντιδράσεις που οφείλονται στην παρουσία καρβονυλίου:

• οξείδωση - αντίδραση του "ασημί καθρέφτη"?
• με πρόσφατα κατακρημνισμένο υδροξείδιο του χαλκού (II) - αλδονικό οξύ.
• τα ισχυρά οξειδωτικά είναι ικανά να σχηματίσουν διβασικά οξέα (Aldar), μετασχηματίζοντας όχι μόνο την αλδεϋδη, αλλά και μια υδροξυλομάδα.
• ανάκτηση - μετατρέπεται σε πολυυδρικές αλκοόλες.

2. Στο μόριο υπάρχουν επίσης ομάδες υδροξυλίου, που αντανακλούν τη δομή. Οι ιδιότητες των υδατανθράκων, που επηρεάζονται από αυτές τις ομάδες:

• ικανότητα αλκυλίωσης - σχηματισμός αιθέρων.
• ακυλίωση - σχηματισμός εστέρων.
• μια ποιοτική αντίδραση στο υδροξείδιο του χαλκού (II).

3. Περιορισμένες ιδιότητες της γλυκόζης:

• ελαϊκό οξύ.
• αλκοόλης.
• γαλακτική ζύμωση.

Εκτελεί λειτουργίες στο σώμα

Η δομή και οι λειτουργίες των υδατανθράκων ενός αριθμού μονοσωμάτων σχετίζονται στενά. Οι τελευταίες είναι, πρώτα απ 'όλα, η συμμετοχή στις βιοχημικές αντιδράσεις των ζωντανών οργανισμών. Τι ρόλο παίζουν οι μονοσακχαρίτες σε αυτό;

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

Ολιγοσακχαρίτες: δομή

Η δομή των υδατανθράκων αυτής της ομάδας μειώνεται σετην παρουσία δύο (διόδων) ή τριών (τριόζυων) μορίων μονοσακχαριτών στη σύνθεση. Υπάρχουν επίσης και εκείνοι με 4, 5 ή περισσότερες δομές (έως 10), αλλά οι συνηθέστεροι είναι οι δισακχαρίτες. Δηλαδή, κατά τη διάρκεια της υδρόλυσης τέτοιες ενώσεις διαλύονται με το σχηματισμό γλυκόζης, φρουκτόζης, πεντόζης και ούτω καθεξής. Ποιες συνδέσεις βρίσκονται σε αυτήν την κατηγορία; Ένα τυπικό παράδειγμα είναι η σακχαρόζη (συνηθισμένη ζάχαρη από ζαχαροκάλαμο), η λακτόζη (το κύριο συστατικό του γάλακτος), η μαλτόζη, η λακτουλόζη, η ισομαλτόζη.

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

1. Ο γενικός τύπος των μοριακών ειδών είναι:₁₂H₂₂Σχετικά με_11.
2. Δύο πανομοιότυπα ή διαφορετικά κατάλοιπα μονόζης στοδομή του δισακχαρίτη συνδέονται μαζί με τη γέφυρα γλυκοσίδης. Ο χαρακτήρας αυτής της ένωσης θα εξαρτηθεί από τη μειωτική ικανότητα του σακχάρου.
3. Αναγέννηση δισακχαριτών. Η δομή των υδατανθράκων αυτού του τύπου συνίσταται στον σχηματισμό μιας γλυκοσιδικής γέφυρας μεταξύ του υδροξυλίου των ομάδων αλδεϋδης και υδροξυλίου διαφορετικών μονομοριακών μορίων. Αυτό περιλαμβάνει: μαλτόζη, λακτόζη και ούτω καθεξής.
4. Μη-αναγωγή - ένα τυπικό παράδειγμα σακχαρόζης - όταν σχηματίζεται γέφυρα μεταξύ των υδροξυλίων μόνο των αντίστοιχων ομάδων, χωρίς τη συμμετοχή της δομής της αλδεΰδης.

Έτσι, η δομή των υδατανθράκων μπορεί να συνοψιστείμε τη μορφή ενός μοριακού τύπου. Εάν απαιτείται λεπτομερής λεπτομερής δομή, τότε μπορεί να εκπροσωπηθεί χρησιμοποιώντας γραφικές προβολές Fisher ή τύπους Hevors. Ειδικότερα, δύο κυκλικά μονομερή (μονοεστέρες) είναι είτε διαφορετικά είτε ίδια (ανάλογα με τον ολιγοσακχαρίτη), που συνδέονται μαζί με μια γλυκοσιδική γέφυρα. Κατά την κατασκευή, είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη την ικανότητα επαναφοράς για τη σωστή εμφάνιση της σύνδεσης.

Παραδείγματα μορίων δισακχαρίτη

Αν η εργασία έχει τη μορφή: "Σημειώστε τα χαρακτηριστικά της δομής των υδατανθράκων", τότε για τους δισακχαρίτες, είναι καλύτερα να υποδείξετε πρώτα από ποια απομεινάρια μονόζης αποτελείται. Οι πιο συνηθισμένοι τύποι είναι:

• σακχαρόζη - είναι κατασκευασμένο από α-γλυκόζη και βήτα-φρουκτόζη.
• μαλτόζη - από τα υπολείμματα της γλυκόζης.
• cellobiose - αποτελείται από δύο υπολείμματα β-γλυκόζης D-form?
• λακτόζη - γαλακτόζη + γλυκόζη,
• γαλακτόζη - γαλακτόζη + φρουκτόζη και ούτω καθεξής.

Στη συνέχεια, με βάση τα διαθέσιμα υπολείμματα, θα πρέπει να γίνει ένας δομικός τύπος με σαφή συνταγή του τύπου της γλυκοσιδικής γέφυρας.

Σημασία για ζωντανούς οργανισμούς

Ο ρόλος των δισακχαριτών είναι πολύ μεγάλος, όχι μόνοδομή. Οι λειτουργίες των υδατανθράκων και των λιπών είναι γενικά παρόμοιες. Στον πυρήνα είναι το ενεργειακό στοιχείο. Παρόλα αυτά, για μερικούς μεμονωμένους δισακχαρίτες, πρέπει να αναφέρεται η ιδιαίτερη σημασία τους.

1. Η σακχαρόζη είναι η κύρια πηγή γλυκόζης στο ανθρώπινο σώμα.
2. Η λακτόζη βρίσκεται στο μητρικό γάλα των θηλαστικών, συμπεριλαμβανομένων των γυναικών έως και 8%.
3. Η λακτουλόζη λαμβάνεται στο εργαστήριο για ιατρική χρήση και προστίθεται επίσης στην παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων.

Οποιοσδήποτε δισακχαρίτης, τρισακχαρίτης και ούτω καθεξήςτο ανθρώπινο σώμα και άλλα πλάσματα υποβάλλονται σε στιγμιαία υδρόλυση με το σχηματισμό μονοζύμης. Αυτό το χαρακτηριστικό βασίζεται στη χρήση αυτής της κατηγορίας υδατανθράκων από ένα άτομο σε μια ακατέργαστη, αμετάβλητη μορφή (ζαχαρότευτλα ή ζαχαροκάλαμο).

Πολυσακχαρίτες: μοριακά χαρακτηριστικά

Λειτουργίες, σύνθεση και δομή των υδατανθράκων αυτής της σειράςέχουν μεγάλη σημασία για τους οργανισμούς των ζώντων όντων, καθώς και για τις ανθρώπινες οικονομικές δραστηριότητες. Πρώτον, είναι απαραίτητο να καταλάβουμε ποιοι υδατάνθρακες ανήκουν σε πολυσακχαρίτες.

Υπάρχουν πολλά από αυτά:

• άμυλο ·
• γλυκογόνο;
• ποντικός.
• γλυκομανάνη.
• κυτταρίνη;
• δεξτρίνη.
• γαλακτομαννάνη;
• muromin;
• ουσίες πηκτίνης.
• αμυλόζη.
• χιτίνη.

Αυτός δεν είναι ένας πλήρης κατάλογος, αλλά μόνο οι πιο σημαντικοίζώα και φυτά. Αν εκτελέσετε το έργο "Σημειώστε τις ιδιαιτερότητες της δομής των υδατανθράκων πολλών πολυσακχαριτών", τότε πρώτα απ 'όλα θα πρέπει να δώσετε προσοχή στη χωρική δομή τους. Αυτά είναι πολύ ογκώδη, γιγαντιαία μόρια που αποτελούνται από εκατοντάδες μονομερείς δεσμούς, διασυνδεδεμένους με χημικούς δεσμούς γλυκοσίδης. Συχνά, η δομή των μορίων υδατανθράκων των πολυσακχαριτών είναι μια στρωματοποιημένη σύνθεση.

Υπάρχει μια σαφής ταξινόμηση τέτοιων μορίων.

1. Ομοπολυσακχαρίτες - αποτελούνται από πανομοιότυπες πολλαπλά επαναλαμβανόμενες μονάδες μονοσακχαριτών. Ανάλογα με το μονοζώο μπορεί να είναι εξόες, πεντόζες και ούτω καθεξής (γλυκάνες, μανάνες, γαλακτάνια).
2. Οι ετεροπολυσακχαρίτες σχηματίζονται από διαφορετικές μονάδες μονομερούς.

Για ενώσεις με γραμμική χωρική δομή, για παράδειγμα, θα πρέπει να συμπεριληφθεί η κυτταρίνη. Η διακλαδισμένη δομή έχει την πλειονότητα των πολυσακχαριτών - άμυλο, γλυκογόνο, χιτίνη και ούτω καθεξής.

Ο ρόλος των ζωντανών όντων στο σώμα

Η δομή και οι λειτουργίες των υδατανθράκων στην ομάδα αυτή είναι στενάσυνδέονται με τη ζωτική δραστηριότητα όλων των όντων. Για παράδειγμα, τα φυτά υπό μορφή αποθεματικών θρεπτικών ουσιών συσσωρεύουν άμυλο σε διάφορα μέρη του βλαστού ή της ρίζας. Η κύρια πηγή ενέργειας για τα ζώα είναι πάλι πολυσακχαρίτες, η διάσπαση των οποίων παράγει πολλή ενέργεια.

Οι υδατάνθρακες στη δομή του κυττάρου παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο. Από χιτίνη είναι το κάλυμμα πολλών εντόμων και καρκινοειδών, ποντίκι - ένα συστατικό του κυτταρικού τοιχώματος των βακτηρίων, η κυτταρίνη είναι η βάση των φυτών.

Εφεδρική θρεπτική ουσία του ζώουπροέλευση - είναι ένα μόριο γλυκογόνου ή, όπως συχνά αποκαλείται, ζωικό λίπος. Αποθηκεύεται σε ξεχωριστά μέρη του σώματος και εκτελεί όχι μόνο την ενέργεια αλλά και την προστατευτική λειτουργία των μηχανικών επιδράσεων.

Για τους περισσότερους οργανισμούς έχει μεγάλη σημασίαδομή των υδατανθράκων. Η βιολογία κάθε ζώου και φυτού είναι τέτοια που απαιτεί μια σταθερή πηγή ενέργειας, ανεξάντλητη. Και αυτό μπορεί να δοθεί μόνο από αυτούς, και κυρίως με τη μορφή πολυσακχαριτών. Έτσι, η πλήρης διάσπαση 1 g υδατανθράκων ως αποτέλεσμα μεταβολικών διεργασιών οδηγεί στην απελευθέρωση ενέργειας 4,1 kcal! Αυτό είναι το μέγιστο, όχι περισσότερες συνδέσεις. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι υδατάνθρακες πρέπει να υπάρχουν στη διατροφή οποιουδήποτε προσώπου και ζώου. Τα φυτά φροντίζουν επίσης τον εαυτό τους: στη διαδικασία της φωτοσύνθεσης, σχηματίζουν ένα άμυλο μέσα τους και το αποθηκεύουν.

Κοινές ιδιότητες των υδατανθράκων

Η δομή των λιπών, των πρωτεϊνών και των υδατανθράκων στο σύνολό τους είναι παρόμοια. Μετά από όλα, είναι όλα τα μακρομόρια. Ακόμη και ορισμένες από τις λειτουργίες τους έχουν κοινό χαρακτήρα. Είναι απαραίτητο να γενικεύσουμε το ρόλο και τη σημασία όλων των υδατανθράκων στη ζωή της βιομάζας του πλανήτη.

1. Η σύνθεση και η δομή των υδατανθράκων σημαίνεινα χρησιμοποιηθούν ως δομικό υλικό για το κέλυφος φυτικών κυττάρων, μεμβρανών ζώων και βακτηρίων, καθώς και για το σχηματισμό ενδοκυτταρικών οργανιδίων.
2. Προστατευτική λειτουργία. Είναι χαρακτηριστικό των φυτικών οργανισμών και εκδηλώνεται στο σχηματισμό των αγκάθων, των αγκάθων και ούτω καθεξής.
3. Πλαστικός ρόλος - ο σχηματισμός ζωτικών μορίων (DNA, RNA, ATP και άλλοι).
4. Λειτουργία υποδοχής. Οι πολυσακχαρίτες και οι ολιγοσακχαρίτες είναι ενεργά συμμετέχοντες στις μεταφορές μέσω της κυτταρικής μεμβράνης, οι «φρουρές» που συλλαμβάνουν τα αποτελέσματα.
5. Ο ενεργειακός ρόλος είναι ο πιο σημαντικός. Παρέχει μέγιστη ενέργεια για όλες τις ενδοκυτταρικές διεργασίες, καθώς και για το έργο ολόκληρου του οργανισμού στο σύνολό του.
6. Ρύθμιση της οσμωτικής πίεσης - η γλυκόζη διεξάγει έναν τέτοιο έλεγχο.
7. Ορισμένοι πολυσακχαρίτες αποτελούν αποθεματικό θρεπτικό συστατικό, μια πηγή ενέργειας για τα ζώα.

Έτσι, είναι προφανές ότι η δομή των λιπών,οι πρωτεΐνες και οι υδατάνθρακες, οι λειτουργίες και ο ρόλος τους στα ζωντανά συστήματα είναι καθοριστικής σημασίας και αποφασιστικής σημασίας. Αυτά τα μόρια είναι οι δημιουργοί της ζωής, το διατηρούν και το υποστηρίζουν.

Υδατάνθρακες με άλλες υψηλού μοριακού βάρους ενώσεις

Επίσης, ο ρόλος των υδατανθράκων είναι γνωστός όχι σε καθαρή μορφή, αλλά σε συνδυασμό με άλλα μόρια. Για τέτοιες περιπτώσεις είναι δυνατόν να μεταφερθούν αυτές οι πιο διαδεδομένες, όπως:

• γλυκοζαμινογλυκάνες ή βλενοπολυσακχαρίτες.
• γλυκοπρωτεϊνών.

Η δομή και οι ιδιότητες των υδατανθράκων αυτού του είδουςαρκετά περίπλοκο, επειδή το συγκρότημα συνδυάζει τις πιο διαφορετικές λειτουργικές ομάδες. Ο κύριος ρόλος των μορίων αυτού του τύπου είναι η συμμετοχή σε πολλές διαδικασίες ζωής οργανισμών. Οι αντιπρόσωποι είναι: υαλουρονικό οξύ, θειική χονδροϊτίνη, ηπαράνη, θειική κερατάνη και άλλα.

Υπάρχουν επίσης συμπλέγματα πολυσακχαριτών μεάλλα βιολογικώς δραστικά μόρια. Για παράδειγμα, γλυκοπρωτεΐνες ή λιποπολυσακχαρίτες. Η ύπαρξή τους είναι σημαντική στο σχηματισμό ανοσολογικών αντιδράσεων του σώματος, καθώς αποτελούν μέρος των κυττάρων του λεμφικού συστήματος.