Struktura in razvrstitev ogljikovih hidratov

V kemiji in biologiji ogljikovi hidrati vključujejo veliko organskih spojin. V najbolj splošnem pomenu ta razred vključuje sladkorje in snovi, ki iz njih izhajajo, ki se pridobivajo s hidrolizo. Ogljikovi hidrati so sestavni del vseh organskih spojin. Klasifikacija ogljikovih hidratov lahko pove o vseh različnih pojavnosti teh snovi.

Biologija

Celice živih organizmov potrebujejo ogljikove hidrate kot baterije in energetske vire. Suha snov rastlin vsebuje do 90% ogljikovih hidratov. Predstavniki favne imajo tudi v svojih celicah ogljikove hidrate - do 20% skupne mase suhe snovi. Razvrstitev ogljikovih hidratov standardizira te visoko molekularne spojine in jih predstavlja v vizualni obliki. Z razumevanjem strukture ogljikovih hidratov je notranja struktura teh spojin ključ do razumevanja temeljev vsega življenja, do razumevanja same skrivnosti življenja. Pomemben del procesa poznavanja teh snovi je razvrstitev ogljikovih hidratov.

Shema

Vsi znani ogljikovi hidrati so razdeljeni v tri velike skupine:

- monosaharidi;

- disaharidi;

- polisaharidi.

Vse tri skupine imajo različne fizikalno-kemijske lastnosti. Razvrstitev in struktura ogljikovih hidratov temelji na teh treh stebrih.

Monosaharidi

To ime je preprosti ogljikovi hidrati ki razdeli vodo na protozoe organske spojine. Tipičen primer monosaharida je glukoza. Kemična sestava te snovi je izražena s formulo C ₂ H ₁₂ O ₅ . Razvrstitev ogljikovih hidratov daje glukozi častno prvo mesto. Ta snov - najpomembnejši monosaharidi, je vsebovana v sadnih sokovih, v krvi živali in ljudi. V svoji čisti obliki je glukoza beli prosojni kristali s sladkim izrazitim okusom. Mišično delo sesalcev poteka na račun energije, proizvedene z oksidacijo glukoze. Izražena je notranja struktura te snovi strukturna formula :

Glukozo lahko dobimo s hidrolizo različnih polisaharidov - škroba ali celuloze. Uporablja se kot sestavni del izboljšane prehrane in kot zdravilo.

Fruktoza je še en monosaharid, ki ga najdemo na enaki ravni kot glukoza v različnih sokovih sadja in jagodičja, pomešani z glukozo in je del medu. Izgleda enako kot njena soseda, vendar je okus veliko slajši. Struktura fruktoze je prikazana na sliki:

Razvrstitev ogljikovih hidratov uvršča monosaharide v isto skupino kot aldehid in kenospiri. Vse te snovi lahko reagirajo ne le v odprtih verižnih oblikah, ampak tudi v cikličnih. Ciklična glukoza lahko obstaja v vrstah, ki se med seboj razlikujejo v prostorski razporeditvi hidroksogrupe na prvem ogljikovem atomu. Glukoza v sestavi naravnih produktov ima ciklično α-formulo. Ko se raztopi v vodi, se ta ciklična vez transformira v verigo in nato v vez s formulo β. Standardna vodna raztopina glukoze vsebuje tri ravnotežne sorte te snovi.

Disaharidi

Tako imenovani ogljikovi hidrati, ki se pri segrevanju vodnih raztopin v prisotnosti mineralnih kislin ali encimov podvrže hidrolizi in razgradijo v dve molekuli monosaharidov. Najpogostejši element razvrstitve ogljikovih hidratov v tej skupini je saharoza.

Saharoza najdemo v sladkorni pese in trsnem sladkorju. Njegova kemijska formula je C12H22O11. Znatna količina te snovi je prisotna v brezi in javorju, v nekaterih sadežih. Saharoza je ena najpomembnejših živil. Med hidrolizo se razgradi v molekule glukoze in fruktoze - mešanica nastalih elementov pripada invertnim sladkorjem, ki jih preučuje tudi razvrstitev ogljikovih hidratov. Shema notranje strukture saharoze je predstavljena spodaj:

Polisaharidi

V tretji skupini uvrščanje ogljikovih hidratov vključuje snovi, ki ob razpadanju tvorijo disaharide in nato veliko (več sto in tisoč) molekul monosaharidov. Razvrstitev in. T ogljikovih hidratov Ta odsek se bistveno razlikuje od njegovih lažjih bratov - nima sladkega okusa in je večinoma netopen v vodi. Najpomembnejši predstavniki te skupine so celuloza (celuloza) in škrob. Molekule teh ogljikovih hidratov sestavljajo dolge verige s ponavljajočimi se enotami C6H10O5. Te povezave so ostanki cikličnih oblik glukoze, ki so izgubili molekulo vode in so med seboj povezani s šestimi člani. Zato razvrstitev ogljikovih hidratov daje enako formulo za celulozo in škrob, ki je izražena kot (C6H10O5) _x . Razlika je v tem, da škrob sestavljajo enote α-formule in celuloza - iz glukoze β-formule.

Škrob je opisan s formulo (C6H10O5) _x , kjer lahko spremenljivka doseže vrednosti 4-5 tisoč. Ta snov nastane v zelenih poganjkih različnih rastlin s pomočjo fotosinteze. Lahko se deponira "v rezervi" v gomoljih, zrnju in korenike. Človeški prebavni trakt procesira škrob s hidrolizo v prisotnosti encimov in ga razgradi v stanje glukoze, ki jo človek nato absorbira.

Razvrstitev in funkcije kompleksnih ogljikovih hidratov

Celuloza je vlaknasta snov, ki je sestavni del celičnih sten različnih rastlin. Njegova formula je podobna formuli škroba - (C6H10O5) _x . Število ponovitev verižnih povezav doseže 12 tisoč. Najčistejša naravna celuloza je vsebovana v bombažnih vlaknih - do 90% suhe snovi. V lesu celuloza zavzema približno polovico suhe snovi snovi, pri iglavcih pa je ta element prisoten skupaj s svojimi sateliti - ligninom in hemicelulozo. Celuloza in škrob se ne raztopita v hladni vodi. Ko se segreje, škrob nabrekne in nastane koloidne raztopine. Celuloza ni topna v vodi, tudi pri visokih temperaturah. Ni topen v alkoholih, odpornih na alkalije in šibke oksidante. Hidroliza celuloze je mogoča le, če se raztopi v koncentriranih mineralnih kislinah, npr. V žveplovi kislini. Ko se takšna raztopina segreje, se celuloza razgradi in oblikuje viskozno raztopino. Končni produkt te reakcije so monosaharidi.

Vrednost ogljikovih hidratov

Razvrstitev in struktura ogljikovih hidratov preučujejo številne sorodne znanosti. Vrednost teh organskih snovi v medicini, kemiji, prehrani in predelovalni industriji je precej visoka. Upamo, da bo zgornja razvrstitev ogljikovih hidratov s primeri podala splošno predstavo o naravi teh snovi in ​​njihovi ključni vlogi v gospodarski dejavnosti človeka.