Вуглеводи - будова та розподіл вуглеводів. Хімічні властивості моносахаридів - окисно-відновна реакція, складні ефіри моносахаридів, глікозиди. Складні вуглеводи та їх властивості. Біосинтез і метаболізм вуглеводів. Біологічне значення вуглеводів.
Вуглеводи - це природні органічні речовини, що складаються з атомів С, Н і О. З хімічної точки зору це гідроксиальдегіди або гідроксикетони.
У природі вуглеводи мають велике значення:
Ø частина рослинних і тваринних тіл, клітин і тканин
Ø будівельний блок нуклеїнової кислоти (NK)
Ø джерело енергії
Ø резервні речовини в організмі
У природі вони утворюються в результаті складного біохімічного процесу - фотосинтез.
Фотосинтез виникає першим вуглеводи глюкоза, який перетворюється у рослин переважно на полісахариди крохмаль і целюлоза . Крохмаль - це запасна речовина, з якої рослина черпає енергію, необхідну для життєвих процесів, целюлоза потрібна рослині для її росту.
Вуглеводи отримують в організм тварин рослинною їжею . Шляхом травлення полісахариди розщеплюються до глюкоза, яка є джерелом енергії тіла . Глюкоза окислюється і перетворюється у воду та вуглекислий газ. Вуглекислий газ виділяється в повітря, а енергія, що виділяється під час цієї реакції, витрачається на життєві процеси.
Поділ вуглеводів:
1. За кількістю моносахаридних одиниць:
а) моносахариди - у них в молекулі від 3 до 9 атомів С, і при гідролізі вони більше не розкладаються на простіші вуглеводи
б) олігосахариди - вони складаються з 2-10 моносахаридів і при гідролізі розпадаються на простіші вуглеводи (моносахариди)
в) полісахариди - містять у молекулі більше 10 моносахаридних одиниць
2. відповідно до функціональної групи вони містять:
а) альдози - містять у молекулі альдегідну групу -СНО
б) кетоз - містять у молекулі кетогрупу -CO-
3. за кількістю атомів вуглецю:
а) триози - містять 3С
б) тетроз - містять 4С
в) пентози - містять 5С
г) гексози - містять 6С
д) гептози - містять 7С .
Властивості вуглеводів
Моносахариди та олігосахариди являють собою білі кристалічні речовини, що добре розчиняються у воді. Вони мають солодкуватий смак, тому їх називають цукрами. Полісахариди вони не розчиняються у воді і не мають солодкого смаку. Всі вуглеводи, які мають хіральний вуглець, є оптично активними речовинами (хіральний вуглець має інший атом або групу, приєднану до кожного з чотирьох одинарних зв’язків, і ми позначаємо його зірочкою).
Значні моносахариди:
Рибоза - належить до пентозів, входить до складу НК
Глюкоза - виноградний цукор
Ø біла, солодка, кристалічна речовина, добре розчинна у воді
Ø перетворюється в етанол та вуглекислий газ шляхом бродіння без доступу повітря
Ø знаходиться в овочеві соки, фрукти, мед (50%) та кров тварин
Ø промислово вироблений гідролізом крохмалю
Ø рівень цукру в крові позначається глікемією (у здорових людей він становить 3,3 - 5,6 ммоль/л)
Ø є легко засвоюється, тому його використовують у медицині як штучне харчування
Фруктоза - фруктовий цукор
Ø безбарвні кристали
Ø найсолодший з усіх цукрів
Ø знаходиться в фрукти та мед (50%)
Ø легко засвоюється і використовується на підсолоджування їжі для діабетиків
Значущі олігосахариди:
З олігосахаридів вони є найбільш важливими дисахариди . Молекули дисахаридів утворюються шляхом з’єднання двох молекул моносахаридів глікозидним зв’язком.
Сахароза - тростинний або буряковий цукор
ПРО найважливіший дисахарид, міститься майже у всіх плодах рослин і багатьох рослинних соках
Ø отримують із цукрових буряків або цукрової тростини
Ø безбарвні кристали при нагріванні змінюються на коричневі карамелі, вони добре розчиняються у воді
Ø складається з молекули глюкози та молекули фруктози
Ø Використовується як підсолоджувач у харчовій промисловості, а також у виробництві цукру
Мальтоза - солодовий цукор
Ø утворюється з крохмалю під дією ферментів у проростаючих насінні
Ø складається з двох молекул глюкози
Ø не піддається ферментації
Ø використовується у виробництві пива
Лактоза - молочний цукор
Ø міститься в молоці ссавців
Ø використовується для виробництва дитяче харчування та педіатрія
Значні полісахариди
Полісахариди - це природні високомолекулярні речовини, що складаються з великої кількості моносахаридних одиниць. Найголовнішими є крохмаль, целюлоза, глікоген . Полісахариди не кристалізуються, їх дуже важко розчинити у воді і не мають солодкого смаку.
ПРО запас рослинна речовина, він міститься переважно в бульбах і плодах
Ø має зернисту структуру
Ø промислове виробництво з картоплі та зерна
Ø складається з двох компонентів - амілози - складає приблизно п'яту частину крохмалю і розчиняється в гарячій воді
- амілопектин - не розчиняється у воді
Ø використовується для виробництво глюкози, етанолу, порошків для пилу, рідких порошків, клеїв у текстильній промисловості, при крохмаленні білизни тощо.
Ø у чистому вигляді - у бавовняних волокнах
Ø також отримується з дерева, льону, конопель, джуту тощо. .
Ø використовується для виробництво паперу, пряжі, лаків, пластмас, вибухових речовин
Ø Чиста целюлоза - це вата та фільтрувальний папір
Ø виробництво целюлози
ПРО тваринний запас
Ø міститься переважно в печінці
Ø при необхідності швидко розщеплюється до глюкози, яка переходить у кров