Вуглеводи. Визначення вуглеводів

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 Cx(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
моносахариди
СКЛАДНІ
дисахариди ,
полісахариди

М О Н О С А Х А Р И Д И
тетрози С4Н8О4
пентози С5Н10О5 (арабіноза, ксилоза, рибоза)
гексози С6Н12О6 (глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза)
Моносахариди — прості вуглеводи, вони не піддаються гідролізу — не розщеплюються водою на простіші вуглеводи, у них число атомів вуглецю дорівнює кількості атомів кисню СnН2nОn.
До моносахаридів відносяться:

Глюкозу називають 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.

Мальтоза
Лактоза
Сахароза

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

Мальтозний сироп
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.

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 виражається однією формулою (С6Н10О5).

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
в якості харчового продукту (хліб, картопля, крупи і т. д.)
для виготовлення канцелярського клею
у медицині для приготування присипок, паст (густих мазей), а також при виробництві таблеток.

Целюлоза (С6Н10О5)n
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 є 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

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

Функціїї 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 або структурна. 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.