Углеводы (сахара)

Углеводы (сахара) – органические вещества, состав которых
выражается формулой
Cx(H2O)y, где x и y > 3.

Животные организмы
не способны синтезировать
углеводы и получают
их с растительной пищей.
Фотосинтез можно
рассматривать как
процесс восстановления
СО2 с использованием
солнечной энергии.
Эта энергия освобождается
в животных организмах
в результате метаболизма
углеводов, который
заключается, с химической
точки зрения, в их окислении.

По способности к гидролизу углеводы делятся на простые - моносахариды и сложные - олигосахариды и полисахариды

В природе наиболее распространены моносахариды, в молекулах которых содержится пять углеродных атомов (пентозы) или шесть (гексозы). Моносахариды - гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (альдегидная или кетонная) и несколько гидроксильных. Например:
Моносахариды
Натуральный мед содержит фруктозу и глюкозу.

В растворах моносахаридов эти формы находятся в равновесии друг с другом. Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:
в результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных моносахариды могут существовать в двух формах: линейной (оксо-форме) и циклической (полуацетальной
Циклические a- и b-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца.

Глюкоза,
также называемая
виноградным сахаром, находится во фруктах, овощах и цветочном нектаре.

Фруктоза
находится
во многих
фруктах.

Рибоза также в результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных групп может существовать в двух формах: линейной и циклической
В кристаллическом состоянии моносахариды имеют циклическое строение.

Дисахариды - это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп
Дисахариды
Лактоза – это дисахарид,
присутствующий
в молоке млекопитающих,
в том числе и человека.

Примером наиболее распространенных в природе дисахаридов является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы.

Сахарозу получают из сахарного тростника

Сахарозу также получают из сахарной свеклы.

Сахароза используется при выпечке хлеба и производстве кондитерских изделий.

Мальтоза, или солодовый сахар, присутствует в ячменных зернах, особенно во время их прорастания
мальтоза.

Лактоза
(молочный сахар)

Для дисахаридов характерна реакция гидролиза, в результате которой образуются две молекулы моносахаридов:
C12H22O11 + H2O 2C6H12O6

Полисахариды состоят из моносахаридов. Большие размеры делают их молекулы практически нерастворимыми в воде; они не оказывают влияние на клетку и потому удобны в качестве запасных веществ. При необходимости они могут быть превращены обратно в сахара путём гидролиза.
Важнейшие из полисахаридов - это крахмал, гликоген (животный крахмал), целлюлоза (клетчатка).

полисахариды
Крахмал
Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы.
В его состав входят:
амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) - 10-20%
амилопектин (оболочка крахмального зерна) - 80-90%
Подобно амилопектину построен гликоген (животный крахмал).

Крахмал

Крахмал используется для приготовления желе и пудингов.

Основные источники
крахмала:
Картошка
Кукуруза

В животном мире роль «запасного крахмала» играет родственный крахмалу полисахарид - гликоген. Гликоген содержится во всех животных тканях. Особенно много его в печени (до 20%) и в мышцах (4%).
Гликоген представляет собой белый аморфный порошок, хорошо растворимый даже в холодной воде. Молекула животного крахмала построена по типу молекул амилопектина, отличаясь лишь большей ветвистостью. Молекулярная масса гликогена исчисляется миллионами.

Целлюлоза
Целлюлоза (клетчатка) - наиболее распространенный растительный полисахарид.

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. Используется в производстве волокон и бумаги. В большом количестве целлюлоза содержится в древесине и хлопке.

Цепи целлюлозы построены из остатков b-глюкозы и имеют линейное строение.
Молекулярная масса целлюлозы - от 400 000 до 2 млн.
Целлюлоза относится к наиболее жесткоцепным полимерам

Применение целлюлозы

Углеводы - чрезвычайно важный
и незаменимый
компонент пищи человека

1. Какая формула соответствует фруктозе?

2. Какие вещества образуются при гидролизе сахарозы?
Ответ 1 : глюкоза и фруктоза
Ответ 2 : крахмал
Ответ 3 : глюкоза и этанол
Ответ 4 : целлюлоза

3. Водные растворы сахарозы и глюкозы можно различить с помощью . . .
Ответ 1 : активного металла
Ответ 2 : бромной воды
Ответ 3 : гидроксида натрия
Ответ 4 : аммиачного раствора оксида серебра

4. Несколько функциональных групп -ОН содержат молекулы . . .
Ответ 1 : глицерина и фенола
Ответ 2 : глицерина и глюкозы
Ответ 3 : фенола и формальдегида
Ответ 4 : сахарозы и формальдегида