Proprietățile și structura carbohidraților. Funcțiile carbohidraților

Pentru corpul uman, ca și pentru alte ființe vii, este nevoie de energie. Fără ea, nu sunt posibile procese. La urma urmei, orice reacție biochimică, orice proces enzimatic sau stadiu metabolic necesită o sursă de energie.

Prin urmare, importanța substanțelor care asigură forța corpului pentru viață este foarte mare și importantă. Care sunt aceste substanțe? Carbohidrații, proteinele, grăsimi. structură fiecare dintre ele este diferită, ele aparțin unor clase complet diferite de compuși chimici, dar una dintre funcțiile lor este similară - oferind organismului energia necesară pentru viață. Luați în considerare un grup de aceste substanțe - carbohidrați.

Clasificarea carbohidraților

Compoziția și structura carbohidraților de la descoperirea lor au fost determinate de numele lor. La urma urmei, potrivit unor surse timpurii, sa crezut că acesta este un grup de compuși în structura cărora există atomi de carbon asociate cu molecule de apă.

O analiză mai amănunțită, precum și informațiile acumulate despre diversitatea acestor substanțe au făcut posibilă demonstrarea faptului că nu toți reprezentanții au doar o astfel de compoziție. Cu toate acestea, acest semn este încă unul dintre cele care determină structura carbohidraților.

Clasificarea modernă a acestui grup de compuși este după cum urmează:

1. Monozaharide (riboză, fructoză, glucoză și așa mai departe).
2. Oligozaharide (biose, trioze).
3. Polizaharide (amidon, celuloză).

De asemenea, toți carbohidrații pot fi împărțiți în următoarele două grupe mari:

• restabilirea;
• non-reducătoare.

Structura moleculelor de carbohidrați din fiecare grup este discutată mai detaliat.

Monozaharide: caracteristice

Această categorie include toate carbohidrații simpli care conțin o aldehidă (aldoză) sau grupare cetonă (cetoză) și nu mai mult de 10 atomi de carbon în structura lanțului. Dacă vă uitați la numărul de atomi din lanțul principal, atunci monozaharidele pot fi împărțite în:

• trioză (glicerol aldehidă);
• tetroza (eritruloză, eritroză);
• pentoze (riboză și deoxiriboză);
• hexoză (glucoză, fructoză).

Toți ceilalți reprezentanți nu sunt atât de importanți pentru organismul enumerat.

Caracteristicile structurii moleculelor

În structura lor, monozomii pot fi reprezentați atât sub forma unui lanț, cât și sub forma unui carbohidrat ciclic. Cum se întâmplă acest lucru? Problema este că atomul central de carbon din compus este un centru asimetric în jurul căruia molecula din soluție este capabilă să se rotească. Astfel se formează izomeri optici ai monozaharidelor de forma L- și D-. În această formulă de glucoza înregistrată sub forma unui lanț drept, pot înțelege mental gruparea aldehidă (sau cetonă) și suflece într-o minge. Obținem formula ciclică corespunzătoare.

Structura chimică a unui număr de carbohidrați monozaharide destul de simplu: numărul de atomi de carbon care formează lanțul sau inel, fiecare dintre acestea sunt diferite sau sunt dispuse pe o parte a grupărilor hidroxil și atomi de hidrogen. Dacă toate același nume, pe de o parte a structurii, apoi izomerul D este format, în cazul în care pentru diferite intercalată reciproc - atunci L-izomer. Dacă notăm formula generală a celui mai comun reprezentant al monozaharidelor de glucoză în formă moleculară, aceasta va avea forma: C₆H₁₂oh₆. Și această înregistrare reflectă și structura și fructoza. La urma urmei, chimic aceste două monozomi sunt izomeri structurali. Glucoza - alcool aldehidic, fructoză - cetoalcool.

Structura și proprietățile carbohidraților unui număr de monozaharide sunt strâns legate între ele. La urma urmelor, din cauza prezenței aldehidă și cetonă grupe în componența structurii din care fac parte aldehida și ketonospirtam care determină natura lor chimică și reacția în care se pot alătura.

Astfel, glucoza prezintă următoarele proprietăți chimice:

1. Reacții datorate prezenței unei grupări carbonil:

• oxidarea - reacția "oglinzii de argint";
• cu proaspăt precipitat hidroxid de cupru (Ii) un acid aldonic;
• oxidanți puternici sunt capabili sa formeze diacizi (aldarovye), transformând nu numai o aldehidă, ci o grupare hidroxil;
• recuperarea - este transformată în alcooli polihidrici.

2. În moleculă există de asemenea grupări hidroxil, care reflectă structura. Proprietățile carbohidraților, care sunt afectate de aceste grupări:

• capacitatea de alchilare - formarea de eteri;
• acilarea - formarea esteri;
• o reacție calitativă la hidroxidul de cupru (II).

3. Proprietățile specifice specifice ale glucozei:

• acid oleic;
• alcool;
• fermentație lactică.

Efectuate funcții în corp

Structura și funcțiile carbohidraților unui număr de monozomi sunt strâns legate. Acestea din urmă sunt, în primul rând, participarea la reacțiile biochimice ale organismelor vii. Ce rol joacă monozaharidele în acest caz?

1. Baza pentru producerea de oligo- și polizaharide.
2. Pentozele (riboza și deoxiriboză) sunt cele mai importante molecule implicate în formarea ATP, ARN și ADN. Și ei, la rândul lor, sunt principalii furnizori de materiale, energie și proteine ​​ereditare.
3. Concentrația conținutului de glucoză în sângele uman este un indicator corect al presiunii osmotice și al modificărilor sale.

Oligozaharide: structura

Structura carbohidraților din această grupă este redusă la prezența a două molecule (dioză) sau trei (trioză) de monozaharide în compoziție. Există, de asemenea, cele cu 4, 5 sau mai multe structuri (până la 10), dar cele mai frecvente sunt dizaharidele. Adică, în timpul hidrolizei, astfel de compuși se descompun prin formarea de glucoză, fructoză, pentoză și așa mai departe. Care sunt conexiunile din această categorie? Un exemplu tipic - aceasta este zaharoza (stuf comun zahăr), lactoză (componenta principală a laptelui), maltoza, lactuloza, izomaltoză.

Structura chimică a carbohidraților din această serie are următoarele caracteristici:

1. Formula generală a speciilor moleculare este:₁₂H₂₂oh_11.
2. Două resturi de monazid identice sau diferite în structura dizaharidică sunt legate împreună printr-o punte glicozidică. Caracterul acestui compus va depinde de capacitatea de reducere a zahărului.
3. Regenerarea dizaharidelor. Structura de carbohidrați de acest tip constă în formarea unei punți glicozidice între hidroxilul grupelor aldehidă și hidroxil ale diferitelor molecule monomoleculare. Acestea includ: maltoză, lactoză și așa mai departe.
4. Non-reducere - un exemplu tipic de zaharoză - atunci când se formează o punte între hidroxilurile numai grupelor corespunzătoare, fără participarea structurii aldehidice.

Astfel, structura carbohidratilor poate fi reprezentata pe scurt sub forma unei formule moleculare. Dacă este necesară o structură detaliată detaliată, atunci ea poate fi reprezentată utilizând proiecții grafice Fisher sau formule Hevors. In mod specific, doi monomeri ciclici (monozaharidele) sau diferite sau similare (în funcție de oligozaharidele) interconectate printr-un pod glicozidice. La construire, este necesar să se țină cont de capacitatea de restaurare pentru afișarea corectă a conexiunii.

Exemple de molecule dizaharidice

În cazul în care un loc de muncă este în valoare sub forma: „Notă caracteristicile structurale ale carbohidraților“, atunci dizaharida este cel mai bine pentru a specifica mai întâi de ceea ce rămâne din monozaharide este. Cele mai frecvente tipuri sunt:

• sucroza - este construită din alfa-glucoză și beta-fructoză;
• maltoza - din resturile de glucoză;
• celobioză - constă din două reziduuri de forma D de beta-glucoză;
• lactoză-galactoză + glucoză;
• lactuloză - galactoză + fructoză și așa mai departe.

Apoi, pe baza reziduurilor disponibile, o formulă structurală trebuie făcută cu o prescripție clară a tipului de pod glicozidic.

Semnificația pentru organismele vii

Rolul dizaharidelor este foarte mare, nu numai că structura este importantă. Funcțiile carbohidraților și grăsimilor sunt, în general, similare. La bază se află componenta energetică. Cu toate acestea, pentru anumite dizaharide individuale, semnificația lor deosebită ar trebui indicată.

1. Zaharoza este principala sursa de glucoza din corpul uman.
2. Lactoza se găsește în laptele matern al mamiferelor, inclusiv la femei până la 8%.
3. Lactuloza este obținută în laborator pentru uz medical și se adaugă, de asemenea, la producția de produse lactate.

Orice dizaharidă, trisaccharidă și așa mai departe în corpul uman și alte creaturi suferă o hidroliză instantanee cu formarea monozelor. Această caracteristică stă la baza utilizării acestei categorii de carbohidrați de către o persoană în formă brută, neschimbată (sfeclă sau trestie de zahăr).

Polizaharide: caracteristici moleculare

Funcțiile, compoziția și structura carbohidraților din această serie sunt de o mare importanță pentru organismele de ființe vii, precum și pentru activitățile economice umane. În primul rând, este necesar să se înțeleagă care carbohidrați aparțin polizaharidelor.

Există o mulțime de ele:

• amidon;
• glicogen;
• murein;
• glucomanan;
• celuloză;
• dextrina;
• galactomanan;
• muromin;
• substanțe pectină;
• amiloză;
• chitină.

Aceasta nu este o listă completă, ci doar cea mai importantă pentru animale și plante. Dacă desfășurați sarcina „Verificați caracteristicile structurii unui număr de carbohidrați polizaharide“, primul lucru pe care ar trebui să acorde o atenție la structura lor spațială. Este foarte voluminos, molecula gigant, format din sute de unități monomere reticulate legături chimice glicozidice. Adesea, structura moleculelor de carbohidrați ale polizaharidelor este o compoziție stratificată.

Există o clasificare clară a acestor molecule.

1. Homopolizaharidele - constau din unități repetitive identice cu monozaharide. În funcție de monozoa pot fi hexoză, pentoză și așa mai departe (glucani, manani, galactani).
2. Heteropolozaharidele - sunt formate din diferite unități de monomeri.

Pentru compușii cu o structură spațială liniară, de exemplu, trebuie inclusă celuloza. Structura ramificată are majoritatea polizaharidelor - amidon, glicogen, chitină și așa mai departe.

Rolul ființelor vii în corp

Structura și funcțiile carbohidraților acestui grup sunt strâns legate de activitatea vitală a tuturor ființelor. De exemplu, plantele sub formă de nutrienți de rezervă acumulează amidon în diferite părți ale focului sau rădăcinii. Principala sursă de energie pentru animale este din nou polizaharide, a căror divizare generează o mulțime de energie.

Carbohidrații în structura celulară joacă un rol foarte important. Chitina este acoperirea multor insecte și crustacee, murină - o componentă a peretelui celular al bacteriilor, celuloza este baza plantelor.

Un nutrient de rezervă de origine animală este reprezentat de moleculele de glicogen sau, așa cum se numește mai des, de grăsimi animale. Este depozitat în părți separate ale corpului și efectuează nu numai energia, ci și funcția de protecție a influențelor mecanice.

Pentru majoritatea organismelor, structura carbohidraților are o importanță deosebită. Biologia fiecărui animal și a plantei este de așa natură încât necesită o sursă constantă de energie, inepuizabilă. Iar acest lucru poate fi dat doar de ei, și mai ales sub formă de polizaharide. Astfel, scindarea completă a 1 g de carbohidrat ca urmare a proceselor metabolice conduce la eliberarea a 4,1 kcal de energie! Aceasta este conexiunea maximă, fără conexiuni. De aceea, carbohidrații trebuie să fie prezenți în dieta oricărei persoane și animale. Plantele se ocupă, de asemenea, de ele însele: în procesul de fotosinteză, ele formează un amidon în interiorul lor și îl păstrează.

Proprietăți comune ale carbohidraților

Structura grăsimilor, a proteinelor și a carbohidraților în ansamblu este similară. La urma urmei, toate sunt macromolecule. Chiar și unele dintre funcțiile lor au o natură comună. Este necesar să generalizăm rolul și importanța tuturor carbohidraților în viața biomasei planetei.

1. Compoziția și structura carbohidraților înseamnă utilizarea lor ca material de construcție pentru carapacea celulelor vegetale, membranelor animalelor și a bacteriilor și formarea organelurilor intracelulare.
2. Funcție de protecție. Este caracteristică organismelor plantelor și se manifestă în formarea spinii, spini și așa mai departe.
3. Rolul plastic - formarea de molecule vitale (ADN, ARN, ATP și altele).
4. Funcția receptorului. Polizaharidele și oligozaharidele sunt participanți activi în transporturile de transport prin membrana celulară, "gardieni" care captează efectele.
5. Rolul energetic este cel mai semnificativ. Oferă energie maximă pentru toate procesele intracelulare, precum și pentru activitatea întregului organism în ansamblu.
6. Reglarea presiunii osmotice - glucoza efectuează un astfel de control.
7. Unele polizaharide devin un nutrient de rezervă, o sursă de energie pentru creaturile animale.

Astfel, este evident că structura grăsimilor, a proteinelor și a carbohidraților, funcțiile și rolul lor în organismele sistemelor vii sunt decisive și decisive. Aceste molecule sunt creatorii vieții, ei o conservă și o susțin.

Carbohidrații cu alți compuși cu conținut molecular ridicat

De asemenea, rolul carbohidratilor este cunoscut nu sub forma pura, ci in combinatie cu alte molecule. Pentru astfel de lucruri este posibil să se desfășoare astfel de cele mai răspândite, cum ar fi:

• glicozaminoglicani sau mucopolizaharide;
• glicoproteine.

Structura și proprietățile carbohidraților de acest tip sunt destul de complexe, deoarece complexul combină cele mai diverse grupuri funcționale. Rolul principal al moleculelor de acest tip este participarea la multe procese de viață ale organismelor. Reprezentanții sunt: ​​acid hialuronic, sulfat de condroitină, heparan, sulfat de keratan și altele.

Există, de asemenea, complexe de polizaharide cu alte molecule biologic active. De exemplu, glicoproteine ​​sau lipopolizaharide. Existența lor este importantă în formarea reacțiilor imunologice ale corpului, deoarece acestea fac parte din celulele sistemului limfatic.