Властивості та будова вуглеводів. Функції вуглеводів

Дата:

2018-10-19 00:50:17

Перегляди:

642

Рейтинг:

1Дизлайк 0Любити

Поділитися:

Table of contents:

Для організму людини, як і інших живих істот, необхідна енергія. Без неї неможливо протікання ніяких процесів. Адже кожна біохімічна реакція, будь ферментативний процес або етап метаболізму потребує енергетичному джерелі.

Тому значення речовин, що надають сили організму на життя, дуже велика і важлива. Які ж це речовини? Вуглеводи, білки, жири. Будова кожного з них по-різному, вони відносяться до різних класів хімічних сполук, але одна з їх функцій схожа - забезпечення організму необхідною енергією для життєдіяльності. Розглянемо одну групу з перерахованих речовин - вуглеводи.

будова вуглеводів

Класифікація вуглеводів

Склад і будова вуглеводів з моменту їх відкриття визначалися їх назвою. Адже, по ранніх джерел, вважалося, що це така група сполук, у структурі яких присутні атоми вуглецю, пов'язані з молекулами води.

Більш ретельний аналіз, а також накопичені дані про різноманітність даних речовин дозволили довести, що не всі представники мають тільки такий склад. Проте ця ознака як і раніше один з тих, що визначає будову вуглеводів.

Сучасна класифікація цієї групи сполук виглядає наступним чином:

  1. Моносахариди (рибоза, фруктоза, глюкоза і так далі).
  2. Олігосахариди (биозы, триозы).
  3. Полісахариди (крохмаль, целюлоза).

Також всі вуглеводи можна розділити на дві наступні великі групи:

  • відновлюючі;
  • невосстанавливающие.

Будова молекул вуглеводів кожної групи розглянемо докладніше.

Моносахариди: характеристика

До даної категорії відносяться всі прості вуглеводи, які містять альдегидную (альдозы) або кетонную (кетозы) угруповання і не більше 10 атомів вуглецю в будові ланцюга. Якщо дивитися за кількістю атомів в основний ланцюга, то моносахариди можна розділити на:

Більше:

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі

Перший штучний супутник Землі є одним з найбільших досягнень науки ХХ століття. Тим не менш, як це ні парадоксально, цьому великому науковому і технічному досягненню значною мірою сприяла холодна війна між двома наддержавами: США і Радянським Союзом....

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Що таке соціалізація, і як вона змінює людину

Спробуємо розібратися, що таке соціалізація, в чому її сутність і особливість. Адже для кожної особистості входження у суспільство і засвоєння його основних норм є фундаментом до подальшої безпроблемною і успішного життя і діяльності. Отже, що таке с...

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Принц Чарльз – головний спадкоємець британського престолу

Згідно із законом королівства Великобританія, спадкоємець британського престолу - це старший закононароджена син чинного монарха або ж попереднього претендента на престол. Однак якщо у царюючого особи немає дитини чоловічої статі, то право спадкуванн...

  • триозы (гліцериновий альдегід);
  • тетрозы (еритрулоза, эритроза);
  • пентозы (рибоза і дезоксирибоза);
  • гексозы (глюкоза, фруктоза).

Всі інші представники мають не таке важливе значення для організму, як перераховані.

будова білків жирів і вуглеводів

Особливості будови молекул

По своїй будові монозы можуть бути представлені як у вигляді ланцюжка, так і у формі циклічного вуглеводу. Як це відбувається? Вся справа в тому, що центральний атом вуглецю в з'єднанні є ассиметрическим центром, навколо якого в розчині молекула здатна обертатися. Так формуються оптичні ізомери моносахаридів L - і D-форми. При цьому формулу глюкози, записану у вигляді прямої ланцюжка, можна подумки вхопити за альдегидную угруповання (або кетонную) і згорнути в клубок. Вийде відповідна циклічна формула.

Хімічна будова вуглеводів ряду моноз досить просте: ряд вуглецевих атомів, що утворюють ланцюг або цикл, від кожного з яких по різні або по одну сторону розташовані гідроксильні угруповання і атоми водню. Якщо всі однойменні структури по один бік, то тоді формується D-ізомер, якщо по різні з чергуванням один одного - тоді L-ізомер. Якщо записати загальну формулу найпоширенішого представника моносахаридів глюкози в молекулярному вигляді, то вона буде мати вигляд:6Н126. Причому ця запис відображає будову та фруктози теж. Адже хімічно ці дві монозы - структурні ізомери. Глюкоза - альдегидоспирт, фруктоза - кетоспирт.

Будова і властивості вуглеводів ряду моносахаридів тісно взаємопов'язані. Адже через наявність альдегідної і кетонной угруповання у складі структури вони відносяться до альдегидо - і кетоноспиртам, що і визначає їх хімічну природу і реакцій, в які вони здатні вступати.

Так, глюкоза виявляє наступні хімічні властивості:

1. Реакції, зумовлені наявністю карбонільної групи:

  • окислення - реакція "срібного дзеркала";
  • з свежеосажденным гідроксидом міді (II) - альдоновая кислота;
  • сильні окислювачі здатні сформувати двухосновные кислоти (альдаровые), перетворюючи не тільки альдегидную, але і одну гідроксильну групу;
  • відновлення - перетворюється на багатоатомні спирти.

хімічна будова вуглеводів

2. В молекулі присутні і гідроксильні групи, що відображає будову. Властивості вуглеводів, на які впливають дані угруповання:

  • здатність до алкілування - утворення простих ефірів;
  • ацилювання - формування складних ефірів;
  • якісна реакція на гідроксид міді (II).

3. Вузько специфічні властивості глюкози:

  • маслянокислое;
  • спиртове;
  • молочнокисле бродіння.

Виконувані функції в організмі

Будова та функції вуглеводів ряду моноз тісно пов'язані. Останні полягають, насамперед, в участі у біохімічних реакціях живих організмів. Яку ж роль відіграють моносахариди в цьому?

  1. Основа для виробництва оліго - і полісахаридів.
  2. Пентозы (рибоза і дезоксирибоза) - найважливіші молекули, що беруть участь в утворенні АТФ, РНК, ДНК. А вони, в свою чергу, головні постачальники спадкового матеріалу, енергії і білка.
  3. Концентрационное вміст глюкози в крові людини - вірний показник осмотичного тиску і його змін.

відмітьте особливості будови вуглеводів

Олігосахариди: будова

Будова вуглеводів даної групи зводиться до наявності двох (диозы) або трьох (триозы) молекул моносахаридів у складі. Існують і ті, у складі яких 4, 5 і більш структур (до 10), однак найпоширенішими є дисахариди. Тобто при гідролізі такі сполуки розпадаються з утворенням глюкози, фруктози, пентозы і так далі. Які з'єднання належать до цієї категорії? Типовий приклад - це сахароза (звичайний цукор), лактоза (основний компонент молока), мальтоза, лактулоза, изомальтоза.

Хімічна будова вуглеводів цього ряду володіє наступними особливостями:

  1. Загальна формула молекулярного виду:12Н2211.
  2. Два однакових або різних залишку монозы в структурі дисахарида з'єднуються між собою за допомогою гликозидного містка. Від характеру цього з'єднання буде залежати відновлююча здатність цукру.
  3. Відновлюють дисахариди. Будова вуглеводів даного типу полягає в утворенні гликозидного містка між гидроксилом альдегідної і гідроксильної групи різних молекул моноз. Сюди відносяться: мальтоза, лактоза і так далі.
  4. Невосстанавливающие - типовий приклад сахароза - коли місток формується між гидроксилами тільки відповідних груп, без участі альдегідної структури.

Таким чином, будова вуглеводів коротко можна представити у вигляді молекулярної формули. Якщо ж необхідна детальна розгорнута структура, то зобразити її можна за допомогою графічних проекцій Фішера або формул Хеуорса. А конкретно два циклічних мономеру (монозы) або різні або однакові (залежить від олігосахариду), з'єднані між собою гликозидным містком. При побудові слід враховувати відновлює здатність для правильного відображення зв'язку.

склад і будова вуглеводів

Приклади молекул дисахаридів

Якщо завдання стоїть у формі: "Відзначте особливості будови вуглеводів", то для дисахаридів краще всього спочатку вказати, з яких залишків моноз він складається. Найбільш поширені такі типи:

  • сахароза - побудована з альфа-глюкози і бета-фруктози;
  • мальтоза - із залишків глюкози;
  • целлобиоза - складається з двох залишків бетта-глюкози D-форми;
  • лактоза - галактоза + глюкоза;
  • лактулоза - галактоза + фруктоза і так далі.

Потім за наявними залишками слід складати структурну формулу з чітким прописуванням типу гликозидного містка.

Значення для живих організмів

Дуже велика і роль дисахаридів, важливо не тільки будову. Функції вуглеводів і жирів в цілому схожі. В основі лежить енергетична складова. Тим не менш, для деяких окремих дисахаридів слід вказати їх особливе значення.

  1. Сахароза - головне джерело глюкози в організмі людини.
  2. Лактоза міститься в грудному молоці ссавців, у тому числі в жіночому до 8 %.
  3. Лактулоза виходить в лабораторії для використання в медичних цілях, а також додається у виробництві молочних продуктів.

Будь-дисахарид, трисахарид і так далі в організмі людини та інших істот піддається моментальному гідролізу з утворенням моноз. Саме ця особливість і лежить в основі використання цього класу вуглеводів людиною у сирому, незмінному вигляді (буряковий чи тростинний цукор).

будова і властивості вуглеводів

Полісахариди: особливості молекул

Функції, склад і будова вуглеводів даного ряду мають велике значення для організмів живих істот, а також для господарської діяльності людини. По-перше, варто розібратися, які ж вуглеводи відносяться до полісахаридів.

Їх достатньо много:

  • крахмал;
  • гликоген;
  • муреин;
  • глюкоманнан;
  • целлюлоза;
  • декстрин;
  • галактоманнан;
  • муромин;
  • пектинові речовини;
  • амілоза;
  • хітин.

Це не повний список, а лише найбільш значущі для тварин і рослин. Якщо виконувати завдання "Відмітьте особливості будови вуглеводів ряду полісахаридів", то в першу чергу слід звернути увагу на їх просторову структуру. Це дуже об'ємні, гігантські молекули, що складаються з сотень мономерних ланок, зшитих між собою глікозидними хімічними зв'язками. Найчастіше будова молекул вуглеводів полісахаридів являє собою шаруваті композиції.

Існує певна класифікація таких молекул.

  1. Гомополисахариды - складаються з однакових багаторазово повторюваних ланок моносахаридів. Залежно від монозы можуть бути гексозами, пентозами і так далі (глюкани, маннаны, галактаны).
  2. Гетерополисахариды - утворені різними мономерными ланками.

До сполук з лінійної просторової структурою слід відносити, наприклад, целюлозу. Розгалужена будова має більшість полісахаридів - крохмаль, глікоген, хітин і так далі.

будова молекул вуглеводів

Роль в організмі живих істот

Будова та функції вуглеводів цієї групи тісно пов'язані з життєдіяльністю всіх істот. Так, наприклад, рослини у вигляді запасного живильного речовини накопичують у різних частинах пагона або кореня крохмаль. Основне джерело енергії для тварин - знову ж полісахариди, при розщепленні яких утворюється досить багато енергії.

Вуглеводи в будові клітини відіграють дуже значну роль. З хітинускладається покрив багатьох комах і ракоподібних, муреин - компонент клітинної стінки бактерій, целюлоза - основа рослин.

Запасна поживна речовина тваринного походження - це молекули глікогену, або, як його частіше називають, тваринного жиру. Він запасається в окремих частинах організму і виконує не тільки енергетичну, але і захисну функцію від механічних впливів.

Для більшості організмів має велике значення будова вуглеводів. Біологія кожної тварини і рослини така, що вимагає постійного джерела енергії, невичерпного. А це можуть дати тільки вони, причому найбільше саме у формі полісахаридів. Так, повне розщеплення 1 г вуглеводу в результаті метаболічних процесів призводить до вивільнення 4,1 ккал енергії! Це максимум, більше не дає ні одне з'єднання. Саме тому вуглеводи обов'язково повинні бути присутнім у раціоні будь-якої людини і тварини. Рослини ж піклуються про себе самі: в процесі фотосинтезу вони формують усередині себе крохмаль і запасають його.

Загальні властивості вуглеводів

Будова жирів, білків і вуглеводів в цілому схоже. Адже всі вони є макромолекулами. Навіть деякі їх функції мають загальну природу. Слід узагальнити роль і значення всіх вуглеводів в житті біомаси планети.

  1. Склад і будова вуглеводів увазі використання їх в якості будівельного матеріалу для оболонки рослинних клітин, мембрани тварин і бактеріальних, а також утворення внутрішньоклітинних органел.
  2. Захисна функція. Характерна для рослинних організмів і виявляється у формуванні в них шипів, колючок і так далі.
  3. Пластична роль - освіта життєво важливих молекул (ДНК, РНК, АТФ та інших).
  4. Рецепторна функція. Полісахариди і олігосахариди - активні учасники транспортних переносів через клітинну мембрану, "варти", вловлюючі впливу.
  5. Енергетична роль найбільш значуща. Надає максимум енергії для всіх внутрішньоклітинних процесів, а також роботи всього організму в цілому.
  6. Регуляція осмотичного тиску - глюкоза здійснює такий контроль.
  7. Деякі полісахариди стають запасним поживним речовиною, джерелом енергії для тварин істот.

Таким чином, очевидно, що будова жирів, білків і вуглеводів, їх функції та роль в організмах живих систем мають вирішальне і визначальне значення. Дані молекули - творці життя, вони ж її зберігають і підтримують.

Вуглеводи з іншими високомолекулярними сполуками

Також відома роль вуглеводів не в чистому вигляді, а в поєднанні з іншими молекулами. До таких можна віднести такі найпоширеніші, як:

  • глікозаміноглікани або мукополісахариди;
  • глікопротеїни.

Будова і властивості вуглеводів такого виду досить складне, адже в комплекс з'єднуються самі різні функціональні групи. Основна роль молекул цього типу - участь у багатьох життєвих процесах організмів. Представниками є: гіалуронова кислота, хондроїтинсульфатів, гепаран, кератан-сульфату та інші.

Також існують комплекси полісахаридів з іншими біологічно активними молекулами. Наприклад, гликопротеиды або ліпополісахариди. Їх існування має важливе значення при формуванні імунологічних реакцій організму, так як вони входять до складу клітин лімфатичної системи.


Article in other languages:

AR: https://www.tostpost.com/ar/education/8230-properties-and-structure-of-carbohydrates-the-functions-of-carbohydrat.html

BE: https://www.tostpost.com/be/adukacyya/14701-lasc-vasc-budova-vuglyavoda-funkcy-vuglyavoda.html

DE: https://www.tostpost.com/de/bildung/14702-eigenschaften-und-struktur-von-kohlenhydraten-funktionen-der-kohlenhyd.html

En: https://www.tostpost.com/education/1415-properties-and-structure-of-carbohydrates-the-functions-of-carbohydrat.html

ES: https://www.tostpost.com/es/la-educaci-n/14709-las-propiedades-y-la-estructura-de-los-hidratos-de-carbono-la-funci-n-.html

HI: https://www.tostpost.com/hi/education/8234-properties-and-structure-of-carbohydrates-the-functions-of-carbohydrat.html

JA: https://www.tostpost.com/ja/education/8233-properties-and-structure-of-carbohydrates-the-functions-of-carbohydrat.html

KK: https://www.tostpost.com/kk/b-l-m/14702-asietter-zh-ne-rylymy-k-m-rsular-funkciyalary-k-m-rsular.html

PL: https://www.tostpost.com/pl/edukacja/14696-w-a-ciwo-ci-i-budowa-w-glowodan-w-funkcje-w-glowodan-w.html

PT: https://www.tostpost.com/pt/educa-o/14691-propriedades-e-constru-o-de-carboidratos-a-fun-o-de-carboidratos.html

TR: https://www.tostpost.com/tr/e-itim/14705-zellikleri-ve-yap-s-karbonhidrat-fonksiyonlar-karbonhidrat.html

ZH: https://www.tostpost.com/zh/education/8993-properties-and-structure-of-carbohydrates-the-functions-of-carbohydrat.html






Alin Trodden - автор статті, редактор
"Привіт, Я Алін Тродден. Я пишу тексти, читаю книги і шукаю враження. І я непогано вмію розповідати вам про це. Я завжди радий брати участь у цікавих проектах."

Примітка (0)

Ця стаття не має коментарів, будьте першим!

Додати коментар

Новини

Червоний прапор з червоним хрестом і інші червоні полотнища: історія і значення

Червоний прапор з червоним хрестом і інші червоні полотнища: історія і значення

Незважаючи на те що практично кожен прапор унікальний, багатьох з них об'єднують схожі риси. Наприклад, використання червлених смуг, хрестів або червоного кольору фону. В яких країнах можна виявити таку символіку?ГрузияВ першу чер...

«Кожному по потребі, від кожного по здатності» - основне гасло комунізму

«Кожному по потребі, від кожного по здатності» - основне гасло комунізму

Науковий комунізм в СРСР був предметом, обов'язковим для всіх студентів вищих навчальних закладів. Викладачі, що спеціалізуються на донесенні його постулатів до умов юного покоління, вважали його головною дисципліною, без знання я...

Економічні реформи 1985-1991 рр.: етапи і підсумки

Економічні реформи 1985-1991 рр.: етапи і підсумки

До середини 80-х років в соціально-економічній та політичній сферах життя радянських республік спостерігалися кризові явища. Очевидним стало безнадійне відставання соціалістичного суспільства від більш розвинених країн світу. Для ...

Як позначається відстань у фізиці? Цікаві приклади

Як позначається відстань у фізиці? Цікаві приклади

Тема присвячена тим учням, у кого фізика тільки перший рік. Тут ми поговоримо не тільки про те, як позначається відстань у фізиці, але і про інших цікавих речах. Нехай цей предмет буде цікавим за всіма розділами і темами.Яке ж вон...

Екологічна обстановка, або Як люди впливають на річку

Екологічна обстановка, або Як люди впливають на річку

В даний час людство не уявляє собі життя без промисловості. У кожній державі, яка знаходиться на планеті Земля, є безліч заводів, фабрик та інших підприємств. Вони, звичайно, приносять величезні прибутки, але й, на жаль, завдають ...

Кращі вузи Пенза: огляд

Кращі вузи Пенза: огляд

Кожен школяр, закінчуючи 11-й клас, стикається з питанням про те, з якою професією пов'язати своє життя і який університет вибрати. На даний момент в Пензі велика кількість вузів, так що кожен абітурієнт знайде саме той заклад, як...