Egenskaper og struktur av karbohydrater. Funksjoner av karbohydrater

For menneskekroppen, så vel som andre levende vesener, er det nødvendig med energi. Uten det er det ingen prosesser som er mulige. Tross alt, hver biokjemisk reaksjon, hvilken som helst enzymatisk prosess eller metabolsk stadium trenger en energikilde.

Derfor er viktigheten av stoffer som gir kroppens styrke for livet, svært stor og viktig. Hva er disse stoffene? Karbohydrater, proteiner, fettstoffer. Strukturen av hver av dem er forskjellig, de tilhører helt forskjellige klasser av kjemiske forbindelser, men en av deres funksjoner er liknende - gir kroppen den nødvendige energi for livet. Tenk på en gruppe av disse stoffene - karbohydrater.

Klassifisering av karbohydrater

Sammensetningen og strukturen av karbohydrater siden deres oppdagelse ble bestemt av deres navn. Tross alt, ifølge tidlige kilder, ble det antatt at dette er en gruppe forbindelser i hvis struktur det er karbonatomer assosiert med vannmolekyler.

En grundigere analyse, samt akkumulert informasjon om mangfoldet av disse stoffene, tillates å bevise at ikke alle representanter har bare en slik sammensetning. Imidlertid er dette tegnet fortsatt en av de som bestemmer strukturen av karbohydrater.

Den moderne klassifiseringen av denne gruppen av forbindelser er som følger:

1. Monosakkarider (ribose, fruktose, glukose og så videre).
2. Oligosakkarider (bioser, trioser).
3. Polysakkarider (stivelse, cellulose).

Også alle karbohydrater kan deles inn i følgende to store grupper:

• gjenopprette;
• ikke-reduserende.

Strukturen av karbohydratmolekylene i hver gruppe diskuteres mer detaljert.

Monosakkarider: karakteristisk

Denne kategorien inkluderer alle enkle karbohydrater som inneholder aldehyd (aldose) eller keton (keton) gruppering og ikke mer enn 10 karbonatomer i kjedestrukturen. Hvis du ser på antall atomer i hovedkjeden, kan monosakkarider deles inn i:

• Trioser (glycerolaldehyd);
• Tetroses (erythrulose, erytrose);
• Pentose (ribose og deoksyribose);
• Hexoser (glukose, fruktose).

Alle andre representanter er ikke så viktige for kroppen som nevnt.

Funksjoner av strukturen av molekyler

I deres struktur kan monozemere bli representert både i form av en kjede, og i form av et syklisk karbohydrat. Hvordan skjer dette? Saken er at det sentrale karbonatomet i forbindelsen er et asymmetrisk senter rundt hvilket molekylet i løsningen er i stand til å rotere. Dermed dannes optiske isomerer av L- og D-form-monosakkarider. I dette tilfellet kan glukoseformelen, skrevet i form av en rettkjede, forstås mentalt som en aldehydgruppering (eller keton) og rulles inn i en ball. Vi får den tilsvarende sykliske formelen.

Den kjemiske strukturen av karbohydrater i en serie monozoner er ganske enkel: En serie karbonatomer som danner en kjede eller en syklus, hvorav hverandre er forskjellige eller på den ene siden er lokalisert hydroksylgrupper og hydrogenatomer. Hvis alle de samme strukturer på samme side, dannes D-isomeren, hvis de er forskjellige med veksling av hverandre - så L-isomeren. Hvis vi skriver ned den generelle formelen av den vanligste representanten for glukosemonosakkarider i molekylær form, vil den ha formen: C ₆ H ₁₂ O ₆ . Og denne posten gjenspeiler strukturen og fruktosen også. Tross alt, kjemisk er disse to monozemene strukturelle isomerer. Glukose - aldehydalkohol, fruktose - ketoalkohol.

Strukturen og egenskapene til karbohydrater av en rekke monosakkarider er nært forbundet. For det meste tilhører de aldehyd- og ketonalkoholer på grunn av tilstedeværelsen av aldehyd- og ketongruppering i strukturen, som bestemmer deres kjemiske natur og reaksjonene de kan komme inn på.

Således utviser glukose følgende kjemiske egenskaper:

1. Reaksjoner på grunn av tilstedeværelse av karbonylgruppe:

• Oksidasjon - reaksjon av "sølv speilet";
• Med ferskt utfelt kobber (II) hydroksid - aldonsyre;
• Sterke oksidanter er i stand til å danne dibasiske syrer (Aldar), og transformerer ikke bare aldehyd, men også en hydroksylgruppe;
• Recovery - omdannes til flerverdige alkoholer.

2. I molekylet er det også hydroksylgrupper, som reflekterer strukturen. Egenskapene til karbohydrater, som er påvirket av disse grupperinger:

• Mulighet for alkylering - dannelse av etere;
• Acylering - dannelse av estere ;
• En kvalitativ reaksjon på kobber (II) hydroksid.

3. Smal-spesifikke egenskaper av glukose:

• Oljesyre;
• alkohol;
• Laktisk gjæring.

Utførte funksjoner i kroppen

Strukturen og funksjonene til karbohydrater av en rekke monosomer er nært beslektet. Sistnevnte er først og fremst deltakelse i de biokjemiske reaksjonene av levende organismer. Hvilken rolle spiller monosakkarider i dette?

1. Grunnlaget for produksjon av oligo- og polysakkarider.
2. Pentoser (ribose og deoksyribose) er de viktigste molekylene som er involvert i dannelsen av ATP, RNA og DNA. Og de er i sin tur de viktigste leverandørene av arvelig materiale, energi og protein.
3. Konsentrasjonsinnholdet av glukose i humant blod er en korrekt indikator for osmotisk trykk og dets forandringer.

Oligosakkarider: struktur

Strukturen av karbohydrater i denne gruppen reduseres til nærværet av to (diozy) eller tre (triozy) molekyler av monosakkarider i blandingen. Det er også de med 4, 5 eller flere strukturer (opptil 10), men de vanligste er disakkarider. Det vil si under hydrolyse bryter slike forbindelser opp med dannelsen av glukose, fruktose, pentose og så videre. Hvilke forbindelser er i denne kategorien? Et typisk eksempel er sukrose (vanlig rørsukker ), laktose (hovedkomponent av melk), maltose, laktulose, isomaltose.

Den kjemiske strukturen av karbohydrater i denne serien har følgende egenskaper:

1. Den generelle formel for molekylære arter er: C12H22O11 _.
2. To identiske eller forskjellige monazidrester i strukturen av disakkaridet blir sammenblandet av en glykosidbro. Karakteren av denne forbindelsen vil avhenge av sukkerreduserende evne.
3. Regenererende disakkarider. Strukturen av karbohydrater av denne type består i dannelsen av en glykosidisk bro mellom hydroksylet av aldehydet og hydroksylgruppene av forskjellige mono-molekylære molekyler. Dette inkluderer: maltose, laktose og så videre.
4. Ikke-reduksjon - et typisk eksempel på sukrose - når en bro danner mellom hydroksylene av bare de tilsvarende gruppene, uten at aldehydstrukturen deltar.

Således kan strukturen av karbohydrater kort representeres i form av en molekylformel. Hvis en detaljert detaljert struktur er nødvendig, kan den representeres ved hjelp av Fisher-grafiske fremskrivninger eller Hevors-formler. Og spesielt er to cykliske monomerer (monozemer) enten forskjellige eller identiske (avhengig av oligosakkaridet), forbundet sammen av en glykosidisk bro. Ved konstruksjon er det nødvendig å ta hensyn til gjenopprettingskapasiteten for korrekt visning av tilkoblingen.

Eksempler på disakkaridmolekyler

Hvis oppgaven er i skjemaet: "Legg merke til egenskapene til karbohydratstrukturen," så er det best for første gang å indikere hvilke rester av monose det består av. De vanligste typene er:

• Sukrose - er laget av alfa-glukose og betta-fruktose;
• Maltose - fra restene av glukose;
• Cellobiose - består av to rester av beta-glukose D-form;
• Laktose - galaktose + glukose;
• Laktulose - galaktose + fruktose og så videre.

Deretter skal det på grunnlag av tilgjengelige rester fremstilles en strukturell formel med et klart resept for typen glykosidisk bro.

Betydning for levende organismer

Disakkaridernes rolle er veldig stor, ikke bare er strukturen viktig. Funksjonene av karbohydrater og fett er generelt like. Grunnlaget er energikomponenten. Likevel, for enkelte individuelle disakkarider, bør deres spesielle betydning angis.

1. Sukrose er den viktigste kilden til glukose i menneskekroppen.
2. Laktose finnes i morsmelk hos pattedyr, inkludert hos kvinner opptil 8%.
3. Laktulose er oppnådd i laboratoriet for medisinsk bruk, og er også lagt til produksjon av meieriprodukter.

Eventuelt disakkarid, trisakkarid og så videre i menneskekroppen og andre skapninger gjennomgår umiddelbar hydrolyse med dannelsen av monoz. Det er denne funksjonen som ligger til grunn for bruk av denne klassen karbohydrater av en person i en ubearbeidet form (bete eller sukkerrør).

Polysakkarider: molekylære egenskaper

Funksjonene, sammensetningen og strukturen av karbohydrater i denne serien er av stor betydning for levende organismer, samt for menneskelig økonomisk aktivitet. For det første er det nødvendig å forstå hvilke karbohydrater tilhører polysakkarider.

Det er mange av dem:

• stivelse;
• glykogen;
• murein;
• Glucomannan;
• cellulose;
• dekstrin;
• galaktomannankonsentrasjonen;
• muromin;
• Pektin stoffer;
• amylose;
• kitin.

Dette er ikke en komplett liste, men bare den mest betydningsfulle for dyr og planter. Hvis du utfører oppgaven "Legg merke til egenskapene til strukturen av karbohydrater av en rekke polysakkarider", da bør du først og fremst være oppmerksom på deres romlige struktur. Disse er svært voluminøse, gigantiske molekyler som består av hundrevis av monomerenheter, kryssbundet med glykosidkemiske bindinger. Ofte er strukturen av karbohydratmolekyler av polysakkarider en lagdelt sammensetning.

Det er en bestemt klassifisering av slike molekyler.

1. Homopolysakkarider - består av identiske multipliserende repeterende enheter av monosakkarider. Avhengig av monozoa kan det være heksoser, pentoser og så videre (glukaner, mannaner, galaktaner).
2. Heteropolysakkarider dannes av forskjellige monomerenheter.

For forbindelser med en lineær romlig struktur, for eksempel, bør cellulose inkluderes. Forgrenet struktur har de fleste polysakkarider - stivelse, glykogen, kitin og så videre.

Rollen av levende vesener i kroppen

Strukturen og funksjonene til karbohydrater i denne gruppen er nært knyttet til vitaliteten av alle vesener. For eksempel samler planter i form av et reserve næringsstoff stivelse i forskjellige deler av skyte eller rot. Den viktigste energikilden til dyr er igjen polysakkarider, i splittelsen hvor mye energi genereres.

Karbohydrater i cellens struktur spiller en svært viktig rolle. Av kitin er dekselet til mange insekter og krepsdyr, murin - en komponent av bakteriens cellevegg, cellulose er grunnlaget for planter.

Et ekstra næringsstoff av animalsk opprinnelse er molekylene av glykogen, eller, som det hyppigere kalles, animalsk fett. Den lagres i separate deler av kroppen og utfører ikke bare energi, men også en beskyttende funksjon fra mekaniske påvirkninger.

For de fleste organismer er strukturen av karbohydrater av stor betydning. Biologi av hvert dyr og plante er slik at det krever en konstant energikilde, uuttømmelig. Og dette kan bare gis av dem, og mest av alt i form av polysakkarider. Så, komplett spaltning av 1 g karbohydrat som følge av metabolske prosesser fører til frigjøring av 4,1 kcal energi! Dette er maksimumet, ingen flere tilkoblinger. Derfor må karbohydrater nødvendigvis være til stede i kostholdet til enhver person og dyr. Planter tar også vare på seg selv: i prosessen med fotosyntese danner de en stivelse inne i seg selv og lagrer den.

Vanlige egenskaper av karbohydrater

Strukturen av fett, proteiner og karbohydrater generelt er lik. Tross alt er de alle makromolekyler. Selv noen av deres funksjoner er av en felles natur. Det er nødvendig å generalisere rollen og betydningen av alle karbohydrater i livet til biomassen på planeten.

1. Sammensetningen og strukturen av karbohydrater betyr deres bruk som byggemateriale for skallet av planteceller, membraner av dyr og bakterier, samt dannelsen av intracellulære organeller.
2. Beskyttelsesfunksjon. Det er karakteristisk for planteorganismer og manifesterer seg i dannelsen av pigger, torner og så videre.
3. Plastrolle - dannelsen av vitale molekyler (DNA, RNA, ATP og andre).
4. Receptor funksjon. Polysakkarider og oligosakkarider er aktive deltakere i transporttransportasjoner gjennom cellemembranen, "vakter" som fanger effektene.
5. Energirollen er den viktigste. Gir maksimal energi for alle intracellulære prosesser, samt arbeidet til hele organismen som helhet.
6. Regulering av osmotisk trykk - glukose utfører en slik kontroll.
7. Noen polysakkarider blir et reserve næringsstoff, en kilde til energi for dyreskaper.

Således er det åpenbart at strukturen av fett, proteiner og karbohydrater, deres funksjoner og rolle i organismer av levende systemer er avgjørende og avgjørende. Disse molekylene er livets skapere, de opprettholder og støtter det.

Karbohydrater med andre høymolekylære forbindelser

Også, karbohydraternes rolle er ikke kjent i ren form, men i kombinasjon med andre molekyler. For slike er det mulig å bære slike mest utbredte, som:

• Glykosaminoglykaner eller mukopolysakkarider;
• glykoproteiner.

Strukturen og egenskapene til karbohydrater av denne typen er ganske komplekse, fordi en rekke funksjonelle grupper blir med i komplekset. Hovedrollen av molekyler av denne typen er deltakelse i mange livsprosesser av organismer. Representanter er: hyaluronsyre, kondroitinsulfat, heparan, keratansulfat og andre.

Det er også komplekser av polysakkarider med andre biologisk aktive molekyler. For eksempel glykoproteiner eller lipopolysakkarider. Deres eksistens er viktig i dannelsen av immunologiske reaksjoner av kroppen, da de er en del av cellene i lymfesystemet.