Proprietățile carbohidraților. Funcțiile și proprietățile carbohidraților: tabel

În natură, multe substanțe sunt distribuite pe scară largă, importanța cărora este dificil de supraestimat. De exemplu, acestea includ carbohidrații. Ele sunt extrem de importante ca o sursă de energie pentru animale și oameni, iar unele proprietăți ale carbohidraților le fac o materie primă indispensabilă pentru industrie.

Ce este?

E totul substanțe, structură care poate fi descrisă prin formula Cn (H₂O) m. Ele au o imensă semnificație biologică, joacă un rol vital în viața multor ființe vii.

Numele acestui grup de oameni de știință a apărut după ce a fost făcută analiza primară a substanțelor care l-au inclus. Apoi sa constatat că principalele lor componente sunt carbon și apă. Mai târziu, sa dovedit că numele sa dovedit a fi extrem de precis, deoarece proprietățile carbohidraților sunt de așa natură încât raportul de hidrogen și atomii de oxigen din ele este complet identic cu cel din apă. Pur și simplu, doi atomi de hidrogen au un oxigen. Versiunea rusă a numelui a fost propusă pentru prima dată în 1844 de profesorul K. Schmidt.

Unele adăugiri

Dacă modificați ușor formula de mai sus, punând "n" în paranteze, expresia va deveni oarecum diferită: Sm (H₂O) n. Poate, ea reflectă însăși esența numelui "cărbune - apă" cât mai mult posibil.

Pana in prezent, oamenii de știință au stabilit cu fermitate că există o serie de substanțe care au proprietăți de carbohidrați, dar nu destul corespunde formulei descrise de noi. Și pentru că în literatura străină se poate veni de multe ori peste cuvântul „glicidil“, care este sinonim cu modernă, 1844, care nu a fost destul de precisă.

Clasificare simplă

Întreaga clasă imensă de substanțe poate fi împărțită în două grupe mari: glicide simple și complexe. Care sunt proprietățile carbohidraților pe care le includ? De fapt, ele nu sunt, de asemenea, foarte complexe:

• Simple sunt acele substanțe din grup care nu se supun hidrolizei, urmate de formarea altor carbohidrați. Dar principala diferență este că numărul de atomi de oxigen din structura lor este egal cu același număr de atomi de carbon. Acestea sunt numite monozaharide.
• În consecință, toate acele glicide intră în definiția "complexului", care, când este hidrolizat, se descompune pentru a forma câțiva carbohidrați simpli. Desigur, au un raport diferit de oxigen și atomi de carbon. Acestea sunt numite dizaharide. Un rol foarte important în natură îl joacă carbohidrații complexi, o listă despre care menționăm parțial în articol.

În plus, există o altă clasificare, conform căreia carbohidrații sunt împărțiți în trei tipuri. Aici sunt:

• Monozaharide.
• Oligozaharidele.
• Polizaharidele.

Următorul tabel de carbohidrați vă va ajuta cu siguranță să înțelegeți diferențele cele mai importante dintre acestea.

Desigur, am dat o scurtă tabelă de carbohidrați, dar este pur și simplu imposibil să se potrivească în toate caracteristicile specifice ale unor reprezentanți ai acestei clase uriașe. Astfel vom analiza grupurile principale fiecare separat, detaliind proprietățile unor substanțe individuale, cele mai comune. Deci, care sunt clasele de carbohidrați?

monozaharide

Trebuie amintit faptul că toți aparțin categoriei de solide, fiind ușor capabili să treacă la o stare cristalină. Ele sunt extrem de higroscopice, perfect solubile în apă, formând un sirop. Este foarte dificil să le distingi sub formă de cristale de acolo. Soluțiile lor au o reacție neutră, cel mai adesea dulce de gust. Intensitatea gustului este diferită: astfel, fructoza este de aproximativ 3-3,5 ori mai dulce decât cea mai frecventă glucoză.

Despre forma structurală

Toate aceste substanțe sunt compuși ai structurii bifuncționale, care includ în mod necesar un schelet de carbon, o grupare carbonil și mai multe grupări hidroxil. Dacă rolul grupării carbonil este un grup aldehidic, substanța se numește aldoză. În consecință, în cazul prezenței unei "cozi" a cetonului, ele sunt numite cetoze.

Având în vedere că natura acestor substanțe sunt extrem de frecvente, ele pot fi găsite atât în ​​starea lor liberă, și sub formă de forme anhidrit. În general, aproape toate carbohidrații complexe în grade diferite, sunt anhidridele de zaharuri simple, care sunt pur și simplu obținute prin luarea departe câteva (sau unul) de molecule de apă (prefixul „en“ - nr).

Glucoza ca reprezentant tipic

Formula acestui reprezentant tipic al grupului său este C₆H₁₂oh₆. Foarte des, aceste carbohidrați se găsesc în celula plantei. Este nu numai răspândită, ci și foarte importantă pentru organism, deoarece este principala sursă de energie pentru ea (este vorba de animale și de om, bineînțeles). În principiu, acestea sunt proprietățile comune ale proteinelor, carbohidraților și grăsimilor pentru toate organismele animale. În plus, este utilizat pe scară largă în medicină, medicină veterinară, industrie (inclusiv produse alimentare).

Proprietăți fizice

Ce sunt generalii? proprietățile fizice carbohidrații din acest grup? Aspect - mici cristale de culoare albă, gust dulce, în apă se dizolvă bine. Solubilitatea crește brusc dacă soluția este încălzită: în acest fel, sirop de glucoză.

Informații succinte despre structura chimică

Dacă ne uităm la formula liniară, o aldehidă și cinci grupări hidroxil sunt vizibile în mod clar în acest carbohidrat. Atunci când substanța este în stare cristalină, moleculele sale pot fi în una din cele două forme posibile (alfa - sau beta - glucoză). Faptul este că gruparea hidroxil legată de al cincilea atom de carbon poate interacționa cu restul de carbonil.

Prevalența în condiții naturale

Deoarece este extrem de abundentă în sucul de struguri, glucoza este adesea numită "zahăr din struguri". Sub acest nume, strămoșii noștri îndepărtați o cunoșteau de asemenea. Cu toate acestea, se poate găsi în orice altă legume sau fructe dulci, în țesuturile moi ale plantei. În lumea animală, prevalența nu este mai mică: aproximativ 0,1% din sângele nostru este glucoză. În plus, puteți găsi aceste carbohidrați în cuștile aproape oricărui organ intern. Dar, în special, există multe în ficat, deoarece este acolo că glucoza este procesată în glicogen.

(Așa cum am spus deja) este o sursă valoroasă de energie pentru corpul nostru, face parte din aproape toți carbohidrații complexi. Ca și alți carbohidrați simpli, în natură apare după reacția fotosintezei, care apare exclusiv în celulele organismelor vegetale:

6SO₂ + 6H₂O clorofil C₆H₁₂oh₆ + 6D₂ - Q

Plantele, în același timp, realizează o funcție incredibil de importantă pentru funcția biosferei, acumulând energia pe care o primesc de la soare. În ceea ce privește condițiile industriale, zahăr de struguri au fost obținute din amidon din când în când, producând hidroliza sa, cu catalizatorul de reacție fiind acidul sulfuric concentrat:

(C₆H₁₀oh₅) n + nH₂Despre H₂SO₄, t nC₆H₁₂oh₆

Proprietăți chimice

Care sunt proprietățile chimice ale carbohidraților de acest tip? Au aceleași caracteristici care sunt specifice alcoolului pur și aldehidei. În plus, ele au și anumite caracteristici specifice. Mai întâi sinteza de carbohidrati simpli (inclusiv glucoza) a fost produs de chimistul cel mai talentat AM Butlerova în 1861 an și ca materie primă se folosește formaldehidă, divizarea acesteia în prezență de hidroxid de calciu. Iată formula pentru acest proces:

6SONS -------> C6H₁₂oh₆

Și acum vom lua în considerare câteva proprietăți ale altor doi reprezentanți ai grupului, ale căror valori naturale nu sunt mai puțin importante și, prin urmare, ele sunt studiate prin biologie. Carbohidrații acestor specii joacă un rol foarte important în viața noastră de zi cu zi.

fructoză

Formula pentru acest izomer de glucoză este CeH₁₂oh_b. Ca și "progenitorul" poate exista într-o formă liniară și ciclică. Vine în toate reacțiile care sunt caracteristice alcoolilor polihidroxilici, dar, astfel deosebindu-glucoză, nu reacționează cu o soluție amoniacală de oxid de argint.

riboza

Un interes extrem de ridicat este reprezentat de riboză și deoxiriboză. Dacă vă amintiți un program de biologie puțin, și știu foarte bine că acești carbohidrați din organism sunt o parte a ADN-ului și ARN-ului, fără de care însăși existența vieții pe această planetă posibil. „Deoxiriboz“ Numele înseamnă că molecula cel puțin un atom de oxigen (în comparație cu riboză normală). Fiind similare în acest sens cu glucoza, ele pot avea și o structură liniară și ciclică.

dizaharide

În principiu, aceste substanțe în structura și funcțiile lor, în multe feluri, repetă clasa anterioară și, prin urmare, nu există niciun motiv să ne referim mai detaliat la aceasta. Care sunt proprietățile chimice ale carbohidraților aparținând acestui grup? Cei mai importanți reprezentanți ai familiei sunt sucroza, maltoza și lactoza. Toate acestea pot fi descrise prin formula C₁₂H₂₂oh₁₁, deoarece acestea sunt izomeri, dar acest lucru nu anulează diferențele uriașe în structura lor. Deci, ce sunt carbohidrații complexi, lista și descrierea cărora le puteți vedea mai jos?

zaharozei

Molecula are în compoziție doar două cicluri: una dintre ele are șase membri (restul alfa - glucoză), iar cealaltă - cu cinci membri (restul beta - fructoză). Întreaga construcție este legată de hidroxil glucoza glicozidică.

Noțiuni de bază și valoare generală

Potrivit informațiilor istorice supraviețuitoare, chiar și cu trei secole înainte de nașterea lui Hristos, zahărul trestie de zahăr învățat să primească în India antică. Numai în mijlocul secolului al 19-lea sa dovedit că mai mult de zaharoză mai puțin pentru acest efort poate fi extras din sfecla de zahăr. În unele soiuri conține până la 22% din hidrați de carbon, în timp ce conținutul de stuf poate fi în termen de 26%, dar acest lucru este posibil numai în condiții de creștere ideale și climatice favorabile.

Am spus deja că carbohidrații se dizolvă bine în apă. Din acest principiu se bazează producția de zaharoză, atunci când aparatele de difuzie sunt utilizate în acest scop. Pentru a precipita posibilele impurități, soluția este filtrată prin filtre care conțin var. Pentru a îndepărta hidroxidul de calciu din soluția rezultată, dioxidul de carbon obișnuit este trecut prin el. Precipitatul se filtrează și siropul de zahăr se evaporă în cuptoare speciale, obținându-se zahărul pe care îl cunoaștem deja.

lactoză

Acest carbohidrat în condiții industriale este extras din laptele obișnuit, în care grăsimile și carbohidrații sunt abundenți. În ea, această substanță conține mult: de exemplu, laptele de vacă conține aproximativ 4-5,5% lactoză, iar în laptele femeilor, fracția volumică ajunge la 5,5-8,4%.

Fiecare moleculă a acestui glicidian constă din reziduurile de 3-galactoză și a-glucoză sub formă de piranoză, care formează legături prin primul și al patrulea atom de carbon.

Spre deosebire de alte zaharuri, lactoza are o proprietate excepțională. Aceasta este o lipsă totală de higroscopicitate, astfel încât chiar și într-o cameră umedă, acest glicidă nu umezește deloc. Această proprietate este utilizată în mod activ în produsele farmaceutice: dacă compoziția unui medicament sub formă de pulbere include zaharoza obișnuită, atunci lactoza este adăugată în mod necesar la aceasta. Este complet natural și inofensiv pentru corpul uman, spre deosebire de mulți aditivi artificiali, care împiedică formarea și umectarea. Care sunt funcțiile și proprietățile carbohidraților de acest tip?

Semnificația biologică a lactozei este extrem de ridicată, deoarece lactoza este cea mai importantă componentă nutritivă a laptelui tuturor animalelor și oamenilor. În ceea ce privește maltoza, proprietățile sale sunt oarecum diferite.

maltoză

Este un produs intermediar obținut prin hidroliza amidonului. Numele "maltoză" a fost obținut datorită faptului că se formează în mare parte sub influența malțului (maltum în maltum latin). Este distribuită pe scară largă nu numai în plante, ci și în organisme animale. În cantități mari se formează în tractul digestiv al animalelor de rumegătoare.

Structura și proprietățile chimice

Molecula acestui carbohidrat este compusă din două părți alfa - glucoză sub formă de piranoză, care sunt conectate între ele prin primul și al patrulea atom de carbon. În aparență sunt cristale albe, incolore. Gustul este dulce, perfect solubil în apă.

polizaharide

Trebuie reamintit faptul că toate polizaharidele pot fi considerate din punctul de vedere al faptului că acestea sunt produse de policondensare a monozaharidelor. Formula lor chimică generală este (C_bH₁₀oh₅) n. În cadrul acestui articol, vom analiza amidonul, deoarece este cel mai tipic reprezentant al familiei.

amidon

Se formează ca rezultat al fotosintezei, în cantități mari se depozitează în rădăcinile și semințele plantelor. Care sunt proprietățile fizice ale carbohidraților din această specie? În aspect este o pulbere albă, cu o cristalitate slabă, insolubilă în apă rece. Într-un lichid fierbinte, acesta formează o structură coloidală (pastă, kissel). În tractul digestiv al animalelor există numeroase enzime care promovează hidroliza sa prin formarea de glucoză.

Este cel mai comun polimer natural, care este format dintr-un set de reziduuri de a-glucoză. În natură, simultan există două forme: amiloză și amfopectină. Amiloza, fiind un polimer liniar, poate fi dizolvată în apă. Molecula constă din reziduurile de alfa-glucoză, care sunt legate prin primul și al patrulea atom de carbon.

Trebuie amintit că este amidon care este primul produs vizibil al fotosintezei plantelor. La grâu și alte cereale conține până la 60-80%, în timp ce în tuberculii de cartofi este de numai 15-20%. Apropo, prin tipul de boabe de amidon sub microscop, este posibil să se determine cu precizie speciile aparținând unei plante, deoarece acestea sunt toate diferite în toate.

În cazul în care carbohidrați rapid pentru a se încălzi, molecula sa imensă se va descompune rapid cu formarea unor polizaharide mici, cunoscute sub numele de dextrine. Ei au o formulă chimică comună cu amidon (C₆H₁₂oh₅) x, dar există o diferență în valoarea variabilei "x", care este mai mică decât valoarea "n" din amidon.

În cele din urmă, oferim un tabel care reflectă nu numai principalele clase de carbohidrați, ci și proprietățile acestora.

Iată funcțiile și proprietățile carbohidraților din clasele principale.