Ўласцівасці вугляводаў. Функцыі і ўласцівасці вугляводаў: табліца

У жывой прыродзе шырока распаўсюджаныя шматлікія рэчывы, значэнне якіх складана пераацаніць. Да прыкладу, да такіх ставяцца вугляводы. Яны надзвычай важныя ў якасці крыніцы энергіі для жывёл і чалавека, а некаторыя ўласцівасці вугляводаў робяць іх незаменным сыравінай для прамысловасці.

Што гэта такое?

Гэта ўсё рэчывы, будова якіх можа быць апісана формулай Cn (Н ₂ О) m. Яны маюць вялікае біялагічнае значэнне, гуляюць найважную ролю ў жыцці многіх жывых істот.

Назва гэтай групы навукоўцы прыдумалі пасля таго, як быў выраблены першасны аналіз рэчываў, якія ў яе ўваходзяць. Тады было высветлена, што асноўнымі іх кампанентамі з'яўляюцца вуглярод і вада. Пазней высветлілася, што назва атрымалася на рэдкасць дакладным, так як ўласцівасці вугляводаў такія, што суадносіны атамаў вадароду і кіслароду ў іх цалкам ідэнтычна такому ў вадзе. Прасцей кажучы, на два атама вадароду прыпадае адзін кісларод. Упершыню рускі варыянт назвы быў прапанаваны ў 1844 годзе прафесарам К. Шмітам.

некаторыя дапаўненні

Калі трохі перайначыць прыведзеную вышэй формулу, вынесьлі «n» за дужкі, то выраз стане некалькі іншым: Глядзі (Н ₂ О) n. Мабыць, менавіта яно як нельга лепш адлюстроўвае саму сутнасць назвы «вугле - вады».

На сённяшні дзень навукоўцы сапраўды ўсталявалі, што існуе шэраг рэчываў, якія маюць ўласцівасці вугляводаў, але не зусім адпавядаюць апісанай намі формуле. А таму ў замежнай літаратуры нярэдка можна натрапіць на слова «глициды», якое з'яўляецца сучасным сінонімам тэрміна 1844 года, які аказаўся не зусім дакладны.

простая класіфікацыя

Увесь велізарны клас рэчываў можна падзяліць на дзве вялікія групы: простыя і складаныя глициды. Якія ж ўласцівасці вугляводаў, якія ў іх уваходзяць? Уласна, яны таксама не адрозніваюцца вялікай складанасцю:

• Простымі называюцца тыя рэчывы з групы, якія не паддаюцца гідролізу з наступным адукацыяй іншых вугляводаў. Але галоўнае адрозненне ў тым, што колькасць атамаў кіслароду ў іх структуры роўна аналагічнага колькасці атамаў вугляроду. Называюцца моносахаридами.
• Адпаведна, пад вызначэнне «складаных» трапляюць усе тыя глициды, якія пры гідроліз распадаюцца з адукацыяй некалькіх простых вугляводаў. Зразумела, у іх суадносіны атамаў кіслароду і вугляроду розна. Называюцца дисахаридами. Вельмі вялікую ролю ў прыродзе гуляюць менавіта складаныя вугляводы, спіс якіх мы часткова прыводзім у артыкуле.

Акрамя таго, маецца і іншая класіфікацыя, па якой вугляводы дзеляцца на тры тыпу. Вось яны:

• Моносахариды.
• Алігацукрыды.
• Поліцукрыды.

Прыведзеная ніжэй табліца вугляводаў напэўна дапаможа вам разабрацца з іх найважнейшымі адрозненнямі.

мона- (1 малекула)	Олиго- (<10 малекул)	полі- (> 10 малекул)
Альдозы, Кетоз	Сюды якраз такі ставяцца дисахариды, трисахариды і т. Д.	Бываюць двух тыпаў: Гомополисахариды. Гетерополисахариды. З назвы можна зразумець, што ўнутраная малекулярная структура ў гэтых двух разнавіднасцяў зусім розная

Вядома, намі была прыведзена кароткая табліца вугляводаў, але ў яе рамкі папросту немагчыма змясціць усе спецыфічныя асаблівасці, якія ўласцівы некаторым прадстаўнікам гэтага шырокага класа. А таму разбяром асноўныя групы кожную асобна, больш падрабязна спыніўшыся на ўласцівасцях некаторых асобных, найбольш распаўсюджаных рэчываў. Такім чынам, якія бываюць класы вугляводаў?

Моносахариды

Варта памятаць, што ўсе яны ставяцца да катэгорыі цвёрдых рэчываў, лёгка здольныя пераходзіць ў крышталічнае стан. Яны надзвычай гіграскапічныя, выдатна раствараюцца ў вадзе, утвараючы сіроп. Вылучыць іх у выглядзе крышталяў адтуль бывае вельмі складана. Растворы іх валодаюць нейтральнай рэакцыяй, часцей за ўсё саладкавы на смак. Інтэнсіўнасць густу розная: так, фруктоза прыблізна ў 3-3,5 разы саладзей найбольш часта сустракаецца глюкозы.

Аб структурнай форме

Усе гэтыя рэчывы - злучэнні бифункциональной структуры, у склад якіх абавязкова ўваходзіць вугляродны шкілет, адна карбанільныя група і некалькі гидроксильных. Калі ў ролі карбанільных групы выступае альдегидная група, рэчыва завецца альдозой. Адпаведна, у выпадку наяўнасці кетонаў «хваста» іх называюць Кетоз.

Так як у прыродзе гэтыя рэчывы распаўсюджаныя надзвычай, іх можна сустрэць як у іх вольным стане, так і ў выглядзе ангидридных формаў. Наогул, практычна ўсе складаныя вугляводы ў той ці іншай ступені з'яўляюцца ангідрыду простых цукроў, якія даволі проста атрымліваюцца пры адыманні некалькіх (або адной) малекул вады (прыстаўка «ан» - адсутнасць).

Глюкоза як найбольш тыповы прадстаўнік

Формула гэтага найбольш тыповага прадстаўніка сваёй групы - З ₆ Н ₁₂ Аб _6. Вельмі часта сустракаюцца гэтыя вугляводы ў клетцы раслін. Мае не толькі шырокую распаўсюджанасць, але і вельмі важнае значэнне для арганізма, бо з'яўляецца асноўнай крыніцай энергіі для яго (гаворка пра жывёл і чалавека, вядома ж). У прынцыпе, такія агульныя ўласцівасці бялкоў, вугляводаў і тлушчаў для ўсіх жывёл арганізмаў. Акрамя таго, шырока выкарыстоўваецца ў медыцыне, ветэрынарыі, прамысловасці (у тым ліку і харчовай).

фізічныя ўласцівасці

Якія агульныя фізічныя ўласцівасці вугляводаў гэтай групы? Знешні выгляд - дробныя крышталі белага колеру, на густ саладкавы, у вадзе раствараюцца добра. Растворяемость рэзка павышаецца, калі раствор падаграваць: такім спосабам атрымліваюць сіроп глюкозы.

Кароткія звесткі аб хімічным будынку

Калі паглядзець на лінейную формулу, то ў складзе гэтага вуглявода добра прыкметная адна альдегидная і пяць гидроксильных груп. Калі рэчыва знаходзіцца ў крышталічным стане, то малекулы яго могуць знаходзіцца ў адной з двух магчымых формаў (α- або β-глюкоза). Справа ў тым, што гидроксильная група, счапленне з пятым атамам вугляроду, можа ўступаць ва ўзаемадзеянне з карбанільных астаткам.

Распаўсюджанасць у прыродных умовах

Бо яе выключна шмат у вінаградным соку, глюкозу нярэдка называюць «вінаградным цукрам». Пад такім імем яе ведалі яшчэ нашы далёкія продкі. Зрэшты, адшукаць яе можна ў любым іншым салодкім гародніны або фрукце, у мяккіх тканінах расліны. У жывёльным свеце яе распаўсюджанасць ані не ніжэй: прыблізна 0,1% нашай крыві - гэта менавіта глюкоза. Акрамя таго, знайсці можна гэтыя вугляводы ў клетцы практычна любога ўнутранага органа. Але асабліва іх шмат у печані, бо менавіта там ажыццяўляецца перапрацоўка глюкозы ў глікаген.

Яна (як мы ўжо і казалі) з'яўляецца каштоўным крыніцай энергіі для нашага арганізма, уваходзіць у склад практычна ўсіх складаных вугляводаў. Як і іншыя простыя вугляводы, у прыродзе яна ўзнікае пасля рэакцыі фотасінтэзу, якая працякае выключна ў клетках раслінных арганізмаў:

6СО ₂ + 6Н ₂ Аб хларафіл З ₆ Н ₁₂ Аб ₆ + 6о ₂ - Q

Расліны пры гэтым выконваюць неверагодна важную для біясферы функцыю, акумулюючы энергію, якая атрымліваецца імі ад сонца. Што да прамысловых умоў, то вінаградны цукар спрадвеку атрымлівалі з крухмалу, вырабляючы яго гідроліз, прычым каталізатарам рэакцыі з'яўляецца канцэнтраваная серная кіслата:

(З ₆ Н ₁₀ Аб ₅₎ n + nH ₂ Аб H ₂ SO _4, t nC ₆ H ₁₂ Аб ₆

хімічныя ўласцівасці

Якія хімічныя ўласцівасці вугляводаў гэтага віду? Валодаюць усё тымі ж характарыстыкамі, якія ўласцівы асабліва спірту і альдэгідаў. Акрамя таго, маюцца ў іх і некаторыя спецыфічныя асаблівасці. Упершыню сінтэз простых вугляводаў (у тым ліку і глюкозы) быў выраблены Таленавітых хімікам А. М. Бутлерова ў 1861 годзе, прычым у якасці сыравіны ён выкарыстаў фармальдэгід, расшчапляючы яго ў прысутнасці гідраксіду кальцыя. Вось формула гэтага працэсу:

6НСОН -------> С6Н ₁₂ Аб ₆

А цяпер разгледзім некаторыя ўласцівасці двух іншых прадстаўнікоў групы, прыроднае значэнне якіх не меней вялікі, а таму іх вывучае біялогія. Вугляводы гэтых відаў гуляюць у нашай паўсядзённым жыцці вельмі важную ролю.

фруктоза

Формула гэтага глюкозного ізамера - вер ₁₂ Аб _б. Накшталт «прабацькі» можа існаваць у лінейнай і цыклічнай форме. Уступае ва ўсе рэакцыі, якія характэрныя для многоатомных спіртоў, але, тым самым адрозніваючыся ад глюкозы, ніяк не ўзаемадзейнічае з аміячным растворам аксіду срэбра.

рыбоза

Надзвычай вялікую цікавасць уяўляе рыбоза і дезоксирибоза. Калі вы хоць трохі памятаеце праграму біялогіі, то і самі выдатна ведаеце пра тое, што менавіта гэтыя вугляводы ў арганізме ўваходзяць у склад ДНК і РНК, без якіх само існаванне жыцця на планеце немагчыма. Назва «дезоксирибоза» азначае, што ў яе малекуле на адзін атам кіслароду менш (калі яе параўноўваць з звычайнай рыбоза). Будучы падобнымі ў гэтых адносінах з глюкозай, таксама могуць мець лінейнае і цыклічнае будынак.

Дисахариды

У прынцыпе, гэтыя рэчывы па сваім будынку і функцый шмат у чым паўтараюць папярэдні клас, а таму няма сэнсу спыняцца на гэтым больш падрабязна. Якія хімічныя ўласцівасці вугляводаў, якія адносяцца да гэтай групы? Найважнейшымі прадстаўнікамі сямейства з'яўляюцца цукроза, мальтозу і лактоза. Усе яны могуць быць апісаны формулай З ₁₂ Н ₂₂ Аб _11, бо з'яўляюцца ізамер, але гэта не адмяняе велізарных адрозненняў у іх будынку. Дык чым характэрныя складаныя вугляводы, спіс і апісанне якіх вы можаце ўбачыць ніжэй?

цукроза

Яе малекула мае ў сваім складзе адразу два цыклы: адзін з іх з'яўляецца шестичленным (рэшту α-глюкозы), а другі - пяцічленныя (рэшту β-фруктозы). Злучаецца ўсё гэтая канструкцыя за кошт гликозидного гідраксілу глюкозы.

Атрыманне і агульнае значэнне

Згодна з якія захаваліся гістарычных звестак, яшчэ за тры стагоддзі да Каляд Хрыстова цукар з цукровага трыснёга навучыліся атрымліваць у Старажытнай Індыі. Толькі ў сярэдзіне 19-га стагоддзя апынулася, што куды больш цукрозы з меншымі для гэтага намаганнямі можна здабыць з цукровых буракоў. У некаторых яе гатунках ўтрымліваецца да 22% гэтага вуглявода, тады як у трысьнягу змест можа быць у межах 26%, але такое магчыма толькі пры ідэальных умовах вырошчвання і спрыяльным клімаце.

Мы ўжо казалі, што вугляводы добра раствараюцца ў вадзе. Менавіта на гэтым прынцыпе заснавана атрыманне цукрозы, калі для гэтай мэты выкарыстоўваюць апараты-дыфузары. Каб аблажыць магчымыя прымешкі, раствор фільтруюць праз фільтры, у склад якіх уваходзіць вапну. Каб выдаліць з атрыманага раствора гідраксід кальцыя, праз яго прапускаюць звычайны вуглякіслы газ. Асадак адфільтроўваюць, а цукровы сіроп упаривают ў спецыяльных печах, атрымліваючы на выхадзе ўжо знаёмы нам цукар.

лактоза

Гэты вуглявод ў прамысловых умовах вылучаецца з звычайнага малака, у якім у лішку змяшчаюцца тлушчы і вугляводы. У ім гэтага рэчыва змяшчаецца даволі шмат: так, каровіна малако змяшчае прыблізна 4-5,5% лактозы, а ў малацэ жанчын яе аб'ёмная доля даходзіць да 5,5-8,4%.

Кожная малекула гэтага глицида складаецца з рэшткаў 3-галактозы і а-глюкозы ў пиранозной форме, якія ўтвараюць сувязі з дапамогай першага і чацвёртага атама вугляроду.

У адрозненне ад іншых цукроў, у лактозы ёсць адно выключнае ўласцівасць. Гаворка ідзе аб поўнай адсутнасці гіграскапічнасці, так што нават ў вільготным памяшканні гэты глицид цалкам не адсырваюць. Гэта ўласцівасць актыўна выкарыстоўваецца ў фармацэўтыцы: калі ў склад нейкіх лекаў у порошкообразной форме ўваходзіць звычайная цукроза, то да яе абавязкова дадаюць лактозу. Яна цалкам натуральная і бясшкодная для чалавечага арганізма, у адрозненне ад многіх штучных дадатках, якія перашкаджаюць слеживанию і намакання. Якія функцыі і ўласцівасці вугляводаў гэтага тыпу?

Біялагічнае значэнне лактозы надзвычай вялікае, так як лактоза з'яўляецца найважнейшым пажыўным кампанентам малака ўсіх жывёл і чалавека. Што ж тычыцца мальтозу, то яе ўласцівасці некалькі выдатныя.

мальтозу

З'яўляецца прамежкавым прадуктам, які атрымліваецца пры гідроліз крухмалу. Назва «мальтозу» атрымаў з-за таго што ўтвараецца шмат у чым пад уплывам соладу (па-лацінску солад - maltum). Шырока распаўсюджаны не толькі ў раслінных, але і ў жывёл арганізмах. У вялікіх колькасцях утворыцца ў стрававальным тракце жвачных жывёл.

Хімічны будынак і ўласцівасці

Малекула гэтага вуглявода складаецца з двух частак α-глюкозы ў пиранозной форме, якія злучаныя паміж сабой з дапамогай першага і чацвёртага атамаў вугляроду. На выгляд ўяўляе сабой бясколерныя, белыя крышталі. На смак - саладкаваты, выдатна раствараецца ў вадзе.

поліцукрыды

Варта памятаць, што ўсе поліцукрыды можна разглядаць з таго пункту гледжання, што яны ўяўляюць сабой прадукты полікандэнсацыі моносахаридов. Іх агульная хімічная формула - (З _б Н ₁₀ Аб ₅₎ п. У рамках дадзенага артыкула мы разгледзім крухмал, так як ён з'яўляецца найбольш тыповым прадстаўніком сямейства.

крухмал

Утвараецца ў выніку фотасінтэзу, у вялікіх колькасцях адкладаецца ў каранях і насенні раслінных арганізмаў. Якія фізічныя ўласцівасці вугляводаў гэтага віду? На выгляд ўяўляе сабой белы парашок з дрэнна выяўленай кристалличностью, нерастваральны ў халоднай вадзе. У гарачай вадкасці ўтварае калоіднай структуру (клейстер, кісель). У стрававальным тракце жывёл маецца шмат ферментаў, якія спрыяюць яго гідролізу з адукацыяй глюкозы.

З'яўляецца найбольш распаўсюджаным прыродным палімераў, які адукаваны з мноства рэшткаў а-глюкозы. У прыродзе адначасова сустракаюцца дзве яго формы: амилоза і амшопектин. Амилоза, быўшы лінейным палімераў, можа быць расчынены ў вадзе. Малекула складаецца з рэшткаў альфа-глюкозы, якія звязаны праз першы і чацвёрты атам вугляроду.

Трэба памятаць, што менавіта крухмал з'яўляецца першым бачным прадуктам фотасінтэзу раслін. У пшаніцы і іншых злакавых яго ўтрымліваецца да 60-80%, тады як у клубнях бульбы - усяго 15-20%. Дарэчы кажучы, па выглядзе крухмальных зерняў пад мікраскопам можна беспамылкова вызначыць відавую прыналежнасць расліны, так як яны ва ўсіх розныя.

Калі вуглявод хутка нагрэць, яго велізарная малекула будзе хутка раскладацца з адукацыяй дробных поліцукрыдаў, якія вядомыя пад назвай дэкстрыну. У іх з крухмалам адна агульная хімічная формула (З ₆ Н ₁₂ Аб ₅₎ х, але маецца розніца ў значэнні зменнай «х», якое менш значэння «n» у крухмале.

Напрыканцы прывядзем табліцу, у якой адлюстраваны не толькі асноўныя класы вугляводаў, але і іх ўласцівасці.

асноўныя групы	Асаблівасці малекулярнага будынка	Адметныя ўласцівасці вугляводаў
Моносахариды	Адрозніваюцца па колькасці атамаў вугляроду: Триозы (С3) Тетрозы (С4) Пентозы (С5) Гексозы (С6)	Бясколерныя ці белыя крышталі, выдатна раствараюцца ў вадзе, салодкія на смак
алігацукрыды	Складаную будову. У залежнасці ад выгляду, ўтрымліваюць 2-10 рэшткаў простых моносахаридов	Знешні выгляд той жа, ледзь горш раствараюцца ў вадзе, менш салодкі густ
поліцукрыды	Складаюцца з вельмі вялікай колькасці рэшткаў моносахаридов	Белы парашок, крышталічная структура выяўленая слаба, у вадзе не раствараюцца, але маюць ўласцівасць ў ёй набракаць. На смак нейтральныя

Вось якія функцыі і ўласцівасці вугляводаў асноўных класаў.