Вуглеводи

Зміст

•         Визначення вуглеводів.

•         Класифікація.

•         Моносахариди (глюкоза, фруктоза). Їх фізичні та хімічні властивості.

•         Дисахариди (сахароза, лактоза, мальтоза). Їх фізичні та хімічні властивості.

•         Полісахариди (крохмаль, целюлоза, хітин). Їх фізичні та хімічні властивості.

•         Функції вуглеводів.

Вуглеводи - речовини з загальною формулою C_x(H₂O)_y, де x і y - натуральні числа, більші за 3.

Назва «вуглеводи» говорить про те, що в їх молекулах водень і кисень знаходяться в тому ж відношенні, що і у воді.

У тваринних клітинах міститься невелика кількість вуглеводів, а в рослинних - майже 70% від загальної кількості органічних речовин.

КЛАСИФІКАЦІЯ ВУГЛЕВОДІВ

                                         ПРОСТІ                             СКЛАДНІ

моносахариди    дисахариди ,  полісахариди

М О Н О С А Х А Р И Д И

Моносахариди— прості вуглеводи, вони не піддаються гідролізу — не розщеплюються водою на простіші вуглеводи, у них число атомів вуглецю дорівнює кількості атомів кисню С_nН_2nО_n. До моносахаридів відносяться:

•         тетрози С₄Н₈О₄

•         пентозиС₅Н₁₀О₅(арабіноза, ксилоза, рибоза)

•         гексози С₆Н₁₂О₆(глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза)

Глюкозуназивають також виноградним цукром, так як вона міститься у великій кількості у виноградному соку.

Крім винограду глюкоза знаходиться і в інших солодких плодах і навіть у різних частинах рослин.

Поширена глюкоза і в тваринному світі: 0,1%.

Глюкозу знаходять в крові. Глюкоза розноситься по всьому тілу і служить джерелом енергії для організму. Вона також входить до складу сахарози, лактози, целюлози, крохмалю.

У рослинному світі широко поширена фруктоза або фруктовий (плодовий) цукор. Фруктоза міститься в солодких плодах, меді. Витягуючи з кольорових солодких плодів соки, бджоли готують мед, який за хімічним складом являє собою в основному суміш глюкози і фруктози. Також фруктоза входить до складу складних цукрів, наприклад тростинного та бурякового.

Хімічні властивості глюкози

1) Повне окиснення глюкози

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + H₂O

2) Реагує як альдегід

а) Окиснення, реакція “ срібного дзеркала ”

СН₂ОН – (СНОН)₄ – СОН + Ag₂O → СН₂ОН – (СНОН)₄ – СООН + 2Ag↓

б) Окиснення Cu(OH)₂ при нагріванні:

СН₂ОН–(СНОН)₄–СОН +2Сu(ОН)₂→СН₂ОН–(СНОН)₄–СООН +Сu₂О +2Н₂О

3) Реакція бродіння

а) спиртове бродіння:  С₆Н₁₂О₆ → 2 С₂Н₅ОН + 2СО₂ б) молочно-кисле бродіння:   С₆Н₁₂О₆ → 2СН₃– СН– СООН

                                                                                    ОН

                                                                             _{МОЛОЧНА КИСЛОТА}

в) масляне бродіння:    С₆ Н₁₂О₆ → С₃ Н₇СООН + 2Н₂↑ +2СО₂↑

Д И С А Х А Р И Д И

Дисахариди - вуглеводи, які при нагріванні з водою в присутності мінеральних кислот чи під дією ферментів піддаються гідролізу, розкладаючись на дві молекули моносахаридів.

Легко розчиняються у воді, добре кристалізуються, солодкі на смак. Як у вільному стані, так і в складі ін. молекул дуже поширені       в   тваринних      і     рослинних   організмах. Найпоширеніші дисахариди: сахароза (цукор), лактоза, мальтоза. Дисахариди – цінні харчові й смакові речовини; деякі дисахариди застосовують у мікробіології та фармакології.

Хімічні властивості сахарози

1.     Реакція гідролізу:

С12Н22О11 + Н2О → С6Н12O6 + С6Н12O6.

2.     Реакція повного окиснення:

C₁₂H₂₂O₁₁ + 12O₂ → 12CO₂ + 11H₂O

3.     Якісна реакція на сахарозу (з додаванням Сu(ОН)₂  без нагрівання)

    C₁₂H₂₂O₁₁ + Cu(OH)₂ → утворюється розчин яскраво синього кольору

Якісна реакція на сахарозу (з додаванням Сu(ОН)₂  без нагрівання)

Найважливіша з дисахаридів – сахароза – дуже поширена у природі. Це хімічна назва звичайного цукру, його називають ще тростинним чи буряковим.

Буряковий цукор широко застосовується в харчовій промисловості, кулінарії, приготуванні вин, пива і т.д.

Лактоза,що виражається формулою C₁₂H₂₂O₁₁, є вуглеводом, який міститься в молоці ссавців, вона присутня в ньому в кількості близько 2% - 8%. Вперше лактоза була виявлена ​Фабріціо Бартолетті в 1619 році.

Лактозавідрізняється від інших цукрів відсутністю гігроскопічності. Значення лактози дуже велике, тому що вона є важливою живильною речовиною, особливо для організму людини і тварин.

Мальтоза- солодовий цукор, природний дисахарид, що складається з двох залишків глюкози; міститься у великих кількостях в пророслих зернах (солоді) ячменю, жита та інших зернових; виявлена також у томатах, в пилку та нектарі ряду рослин. Входить до складу деяких марок пива.

Мальтозний сироп

     П О Л І С А Х А Р И Д И

Полісахариди— вуглеводи, які багато в чому відрізняються від моносахаридів і дисахаридів, не мають солодкого смаку і майже не розчинні в воді.

Важливі представники полісахаридів — крохмаль і целюлоза. Їх молекули побудовані з ланок — (С₆Н₁₀О₅), є залишками шестичленних циклічних форм молекул глюкози, що втратили молекулу води, тому склад крохмалю та целюлози

Крохмаль(C₆Н₁₀О₅)_n- це біополімер, що складається із залишків глюкози – перший видимий продукт фотосинтезу. При фотосинтезі крохмаль утворюється в рослинах і відкладається в коренях, бульбах, насінні.

Крохмаль– це біла речовина, що складається з найдрібніших зерен, які нагадують борошно, тому його друга назва

«картопляне борошно».

ЗНАЧЕННЯ КРОХМАЛЮ

Ø   в якості харчового продукту (хліб, картопля,

крупи і т. д.)

Ø   для виготовлення канцелярського клею

Ø   у медицині для приготування присипок, паст (густих мазей), а також при виробництві таблеток.

Целюлоза— полісахарид; головна складова частина клітинних оболонок рослин.

Майже чистою клітковиною є бавовна, яка йде на виготовлення тканини. Із целюлози деревини одержують папір. Целюлозу та її ефіри використовують для отримання штучного волокна (віскозний, ацетатний, мідно-аміачний шовк, штучна шерсть), пластмас, кіно і фотоплівок, лаків, бездимного пороху і т. д. Целюлоза — стійка речовина, не руйнується при нагріванні до 200°C. Не розчиняється у воді та слабких кислотах. Володіє міцністю, але еластична. Зареєстрована як харчова добавка E460.

                                Целюлоза (С₆Н₁₀О₅)_n

Целюлозає полімером глюкози.

У ній вміщено близько 50% вуглецю, що міститься в рослинах. За загальною масою на Землі, целюлоза займає перше місце серед органічних сполук.

Хімічні властивості полісахаридів

1)     Реакція повного окиснення

     (С₆Н₁₀О₅)_n+ 6nO₂ → 6nCO₂+ 5nH₂O

2)     Реакція гідролізу

     (C₆H₁₀O₅)_n+ nH₂O →  nC₆H₁₂O₆

3)     Якісна реакція на крохмаль

   йодокрохмальна реакція з утворення синього розчину

4) Реакція естерифікації целюлози

(C₆H₁₀O₅)_n + CH₃COOH → C₆H₇O₂(OCOCH₃)_n+ H₂O 

Хітинблизький до целюлози, він зустрічається у деяких формах грибів, а також як важливий компонент зовнішнього скелету деяких тварин.

             Функції вуглеводів

Захисна. Секрети, що виділяються різноманітними залозами багаті на вуглеводи та їхні похідні, в основному глікопротеїни. Вони оберігають стінки порожнистих органів: шлунок, кишечник, бронхи від механічних, хімічних впливів та проникнення інфекції. Рецепторна. Зв’язуючись з інтегральними мембриними білками, вуглеводи у складі рецепторів беруть участь у розпізнаванні  сигнальних молекул: гормонів, нейроме- діаторів.

Пластична абоструктурна. В усіх без винятку тканинах і органах наявні вуглеводи або їх похідні. Вони є основними структурними компонентами клітин, які утворюють опорні тканини (целюлоза, хітин).

Вуглеводи беруть участь у побудові кісток, клітин, ферментів. Використовуються  для синтезу глікогену, амінокислот, жирів, АТФ…

Рибоза і дезоксирибоза беруть участь у побудові АТФ. Отже, вуглеводи є складовими синтезу багатьох важ- ливих речовин організму.

Запасна. У клітинах організмів вуглеводи мають здатність накопичуватися у вигляді крохмалю (у рослин) і глікогену (у тварин).  Відкладаючись у тканинах, вуглеводи можуть забезпечити організм енергією під час голодування, тобто використовуються у міру потреби в енергії.

У крові міститься 100-110 мг глюкози. Від кон - центрації глюкози залежить осмотичний тиск крові. У печінці може зберігатися до 10% глі -  когену.

Дякую за увагу!