Углеводы

Углеводы (сахара) - одна из наиболее важных и распространенных групп природных органических соединений.
Они составляют 80% массы сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов.
Животные и человек не способны синтезировать сахара и получают их с различными пищевыми продуктами растительного происхождения.
В растениях углеводы образуются из двуокиси углерода и воды в процессе сложной реакции фотосинтеза, осуществляемой за счет солнечной энергии с участием зелёного пигмента растений - хлорофилла.

В зависимости от строения углеводы (сахара) делятся на:
6СО2 + 6Н2О --------- С6Н12О6 + 6О2
1. Моносахариды:
- глюкоза С6Н12О6
- фруктоза С6Н12О6
- рибоза С5Н10О5
2. Дисахариды:
- сахароза С12Н22О11
3. Полисахариды:
- крахмал (С6Н10О5)n
- целлюлоза (С6Н10О5)n

Моносахариды
Глюкоза С6Н12О6
В организме человека глюкоза содержится в мышцах, в крови и в небольших количествах во всех клетках.
Много глюкозы находится во фруктах, ягодах, нектаре цветов, особенно много в винограде.
В природе глюкоза образуется в растениях в результате фотосинтеза в присутствии зелёного вещества - хлорофилла, содержащего атом магния.

Фруктоза, или плодовый сахар C6H12O6 — моносахарид, который в свободном виде присутствует почти во всех сладких ягодах и плодах. Многие предпочитают заменять сахар не синтетическими препаратами, а природной фруктозой.
В отличие от глюкозы, служащей универсальным источником энергии, фруктоза не поглощается инсулин-зависимыми тканями . Она почти полностью поглощается и метаболизируется клетками печени. Практически никакие другие клетки человеческого организма не могут использовать фруктозу.
Однако превращение фруктозы в глюкозу — сложный многоступенчатый процесс, и способность печени перерабатывать фруктозу ограничена.
Вопрос, стоит ли включать фруктозу в рацион диабетиков?
Хотя у здорового человека фруктоза не повышает (или повышает незначительно) уровень глюкозы в крови, у больных диабетом фруктоза часто приводит к росту уровня глюкозы. С другой стороны, из-за нехватки глюкозы в клетках, в организмах диабетиков может сжигаться жир, приводя к истощению жировых запасов. В этом случае фруктоза, которая легко превращается в жир и не требует инсулина, может использоваться для их восстановления.
Фруктоза ускоряет переработку алкоголя. Ускоряет также продукты неполного распада алкоголя в безвредные вещества

Дисахариды .
Дисахариды - кристаллические углеводы, молекулы которых построены из соединённых между собой остатков двух молекул моносахаридов.
Они хорошо кристаллизуются, ратворимые в воде, обладают сладким вкусом.
При гидролизе молекула дисахарида расщепляется на две молекулы моносахаридов. Простейшими представителями дисахаридов являются обычный свекловичный или тростниковый сахар - сахароза, солодовый сахар - мальтоза, молочный сахар - лактоза и целлобиоза.
Все эти дисахариды имеют одну и туже формулу С12Н22О11

Сахароза.
Молекула сахарозы состоит из взаимосвязанных остатков молекул глюкозы и фруктозы.
Сахароза входит в состав свекольного сока и сахарного тростняка, из которых её получают в промышленности.
Физические свойства:
Сахароза (чистая) - бесцветное кристаллическое вещество, слвдко-го вкуса, хорошо растворимое в воде.
Химические свойства:
Сахароза подвергается гидролизу - разложению в присутствии ми-неральной кислоты и повышенной температуре на глюкозу и фруктозу.
С12Н22О11 + Н2О ------- С6Н12О6 + С6Н12О6
сахароза фруктоза глюкоза
Применение:
- в качестве продукта питания,
- в кондитерской промышленности,
- для получения искусственного мёда (гидролиз сахарозы).

Целлюло́за — [С6Н7О2(OH)3]n, полисахарид, клетчатка; главная составная часть клеточных оболочек всех высших растений.
Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при кислотном гидролизе целлюлозы:
(C6H10O5)n + nH2O -> nC6H12O6
Серная кислота с йодом , благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый. Кроме целлюлозы, в состав клеточных оболочек входят ещё несколько других углеводов, известных под общим именем гемицеллюлоз, извлекаемых из клеточных оболочек 1 %-м раствором соляной или серной кислоты при нагревании.
С возрастом многие клеточные оболочки перестают давать реакцию на целлюлозу, потому что одни подвергаются одревеснению, другие — опробковению и т. д.
Почти чистой клетчаткой является хлопок, который идёт на изготовление ткани: в хлопковом волокне содержится до 99,5 % целлюлозы. Целлюлоза древесины даёт бумагу. Целлюлозу и её эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственная шерсть), пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д.
Целлюлоза — стойкое вещество, не разрушается при нагревании до 200 °C. Не растворима в воде и слабых кислотах. Обладает прочностью, но эластична. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки E460.

Крахма́л — полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа-глюкоза. Формула крахмала:(C6H10O5)n. Крахмал, синтезируемый разными растениями в хлоропластах, под действием света при фотосинтезе, несколько различается по структуре зёрен, степени полимеризации молекул, строению полимерных цепей и физико-химическим свойствам.
Безвкусный, аморфный порошок белого цвета, нерастворимый в холодной воде. Под микроскопом видно, что это зернистый порошок; при сжатии порошка крахмала в руке он издаёт характерный «скрип», вызванный трением частиц.
В горячей воде набухает (растворяется), образуя коллоидный раствор — клейстер; с раствором йода образует соединение-включение, которое имеет синюю окраску. В воде, при добавлении кислот (разбавленная H2SO4 и др.) как катализатора, постепенно гидролизуется с уменьшением молекулярной массы, с образованием т. н. «растворимого крахмала», декстринов, вплоть до глюкозы.
Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул.
При действии ферментов или нагревании с кислотами подвергается гидролизу. Уравнение:(C6H10O5)n + nH2O—H2SO4→ nC6H12O6.
Качественные реакции:
Крахмал, в отличие от глюкозы, не даёт реакции серебряного зеркала.
Подобно сахарозе, не восстанавливает гидроксид меди (II).
Взаимодействие с йодом (окрашивание в синий цвет) — качественная реакция;