Надо Знать

добавить знаний



Углеводы



Углеводы - органические соединения с эмпирической формуле C m (H 2 O) n, в состав которых входят только Углерод, Кислород и Водород. Углеводы являются составной частью клеток всех живых организмов.

Углеводы являются наиболее распространенными органическими соединениями, что подтверждается тем фактом, что более половины органического углерода на Земле существует в форме углеводов.

В основном углеводы являются соединениями растительного происхождения - это продукты фотосинтеза и таким образом они является базовым звеном в трансформации солнечной энергии в химическую для обеспечения жизни на Земле.

Наряду с белками и жирами, углеводы - важная составная часть питания человека и животных, многие из них используется как техническая продукция.

С химической точки зрения это полигидроксикарбонильни соединения и их производные с общей формулой С n H 2n O n.

Низкомолекулярные углеводы известны как сахара.

Наиболее известными представителями углеводов является целлюлоза, крахмал,

глюкоза D glucose stereo.png , Фруктоза D fructose stereo.png ,

сахароза (обычный сахар) Sucrose.png .

Углеводы делятся на моносахариды, дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Распространенная в природе группа многоатомных спиртов (сахаров, целлюлозы, крахмала и т.п.). В высших растениях углеводов содержится больше, чем других веществ. Древесина, например, содержит более 50% сложных углеводов, к которым относится целлюлоза, причем ее сопровождают менее сложные простые углеводы, пектиновые вещества и гемицеллюлозы.

Простые углеводы. К этой группе углеводов относятся растворимые в холодной воде простейшие моносахариды - гексозы С 6 Н 12 О 6 и пентозы С 5 Н 10 О 5. Пентозы распространены в растениях, входящих в состав вещества клеток.

Пищевая энергетическая ценность углеводов составляет примерно 4 ккал / грамм Особая группа органических соединений-это биологически активные вещества. Они влияют на процессы обмена веществ и превращение энергии в живых организмах.

В зависимости от числа кислородных атомов в молекуле различают биоза, триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы и т. д.

Углеводы в большом количестве содержатся в растительных и животных организмах. В природе преимущественно распространены пентозы и гексозы.


Моносахариды

Моносахариды - простые углеводы, они не поддаются гидролиза - не расщепляются водой на более простые углеводы. Глюкоза и виноградный сахар, С 6 Н 12 О 6 - важнейшие из моносахаридов; белые кристаллы сладкого вкуса, легко растворяются в воде. Находящиеся в соке винограда, во многих фруктах, а также в крови животных и людей. Мышечная работа выполняется главным образом за счет энергии, выделяющейся при окислении глюкозы. Глюкоза получается при гидролизе полисахаридов крахмала и целлюлозы (под действием ферментов или минеральных кислот). Используется как средство усиленного питания или как лекарственное вещество, при обработке ткани.

Фруктоза, или плодовый сахар, С 6 Н 12 О 6-моносахарид, спутник глюкозы во многих плодах и ягодных соках; значительно слаще глюкозы в купе с ней входит в состав меда. Представляет собой шестиатомный кето спирт. В формулах фруктозы и глюкозы показано характерное для этих моносахаридов относительное пространственное положение атомов Н и группы ОН входящих в углеводный цепочку.

Моносахариды, как альдегиды или кето спирты являются связями со смешанными функциями; природа их усложнена свойством внутренне молекулярных взаимодействий спиртовых гидроксильных групп с альдегидной или кетонов карбонильной группы. Благодаря этому моносахариды существуют и вступают в реакцию не только в открытой цепной форме, но и в циклических формах. Углеводный цепочку моносахарида, например глюкозы, может принимать конформацию, при этом 1-й С-атом, несущий карбонильную группу, сближается со спиртовой группой при 5-м С-атоме; атом Н из группы ОН перемещается к карбонильного кислорода, а кислород при 5 -м С-атоме соединяется с 1-м (карбонильным) С-атомом. В результате замыкается шестичленные, содержание атомов кислорода, кольцо. Так образуются две цикличные А и В-формы глюкозы отличаясь пространственным расположении атомов Н и группы ОН при 1-м (цикле он становится ассиметричным) С-атоме.

В формулах циклических форм показано, что возможен обратный переход атома Н из группы ОН при первом С-атоме к кислороду кольца. Последнее при этом раскрывается и образуется цепная форма.

Естественная кристаллическая глюкоза (виноградный сахар) представляет собой циклическую альфа-формулу. При растворении в воде она переходит в цепную, а через нее в бета-форму, при этом устанавливается динамическое равновесие между всеми формами. Бета-форма также может быть выделена в кристаллическом виде; в водном растворе она образует равновесную систему, которая имеет все формы. Цепная форма существует лишь в растворах, причем в очень небольшом количестве, а в свободном виде не выделена. да изомерных формы соединений, которые способны переходить друг в друга называют таутомерными формами, или таутомера. А именно существуют их явления таутомерии. Она очень распространена среди органических соединений.


Дисахариды

Дисахариды - углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под действием ферментов подвергаются гидролизу, раскладываются на две молекулы моносахаридов.

Свекольный и тростниковый сахар (сахароза), С12 Н22 О11 - важнее с дисахаридов. Добывается из сахарной свеклы (в нем находится до 28% сахарозы от сухого вещества) или из сахарного тростника; находится в соке березы, клена и некоторых фруктах. Сахароза - ценный пищевой продукт. При гидролизе он распадается с образованием молекулы глюкозы и молекулы фруктозы.


Полисахариды

Полисахариды - это углеводы, которые во многом отличаются от моносахаридов и дисахаридов и не имеют сладкого вкуса, и почти не растворимые в воде. Они представляют собой сложные высокомолекулярные соединения, которые под каталитическим влиянием кислот или ферментов подвергаются гидролизу с образованием простых полицукридив, затем дицукридив, и, наконец, много (сотни и тысячи) молекул моноцукридив. Важнее представитель полицукридив - крахмал и целлюлоза. Их молекулы построены из звеньев-С6 Н10 О5-, являются остатками шестичленных циклических форм молекул глюкозы, потеряв молекулу воды, поэтому состав крахмала и целлюлозы выражается одной формулой (С6 Н10 О5). Разница только в свойствах этих полицукридив обусловлено пространственной изомерией образующих их моноцукридних молекул: крахмал построен из звеньев α-, а целлюлоза - β-формы глюкозы.

Крахмал (С6 Н10 О5) белый под микроскопом зернистый порошок, нерастворимый в холодной воде, в горячей воде набухает, образует коллоидный раствор ( крахмальный клейстер) с раствором йода дает синее окрашивание. Молекула крахмала неоднородна по размерам. Крахмал образуется в результате фотосинтеза в листьях растений, откладывается "про запас" в клубнях, корневищах, зернах. В пищеварительном тракте человека и животных крахмал подвергается гидролизу и превращается в глюкозу, которая усваивается организмом.

В технике превращения крахмала в глюкозу (процесс осахаривания) происходит путем кипения его в течение нескольких часов с разбавлением серной кислоты (каталитическое влияние серной кислоты на осахаривания крахмала было изобретено в 1811 г. русским ученым К. С. Кирхгофом). Чтобы из образовавшегося раствора удалить серную кислоту в него добавляют мел, образуя из серной кислоты нерастворенный сульфат кальция. Последний отфильтровывают и вещество упаривают. Образуется густая сладкая масса - крахмальная патока, кроме глюкозы содержит значительное количество других продуктов гидролиза крахмала. Патока используется для приготовления кондитерских изделий и для различных технических целей. Если нужно получить чистую глюкозу, то кипячение крахмала ведут дольше, чем достигается более полное превращение его в глюкозу. Получение после нейтрализации и фильтрования раствор сгущают, пока из него не начнут выпадать кристаллы глюкозы. При нагревании сухого крахмала до 200-250 С происходит частичное разложение его и получается смесь менее сложных чем крахмал, полисахариды называются декстрином. Декстрин используется для отделки тканей и приготовления клея. Превращение крахмала в декстрин объясняется образованием поджаренной корки на выпеченный хлеб, а также блеск накрахмаленной белизны.

Целлюлоза или клетчатка, (С6 Н10 О5) волокнистого вещества, главная составная часть оболочки растительных клеток. Величина Х в молекулах целлюлозы всегда составляет примерно 3000, но может достигать от 6000 до 12000. Чистейшая природная целлюлоза - хлопковое волокно - составляет 85-90% целлюлозы. В древесине хвойных деревьев целлюлозы находится примерно 50% (в состав древесины наряду с целлюлозой входят ее спутники, среди них важнее лигнин - природный полимер, построенный из нескольких ароматических кислородно содержащих соединений ряда бензола, и гемицеллюлозы - родственные целлюлозы полицукриды).

Значение целлюлозы очень велико, достаточно указать, что большое количество хлопкового волокна идет на производство хлопчато-бумажных тканей. С целлюлозы производят бумагу и картон, а путем химической переработки - целый ряд разнообразных продуктов: искусственное волокно, пластические массы, лаки, бездымный порошок, этиловый спирт. Целлюлоза не растворяется в воде и диэтиловом эфире и этиловом спирте. Она не расщепляется под действием разбавленных кислот, устойчива к действию щелочей и слабых окислителей.

При обработке на холоду концентрированной серной кислотой целлюлоза растворяется в ней, образуя вязкий раствор. Если этот раствор вылить в избыток воды, выделяется белый пластичный продукт, так называемый амилоид, является частично гидрализованою целлюлозой. Он сходен с крахмалом по реакции с йодом (синее окрашивание целлюлоза не дает этой реакции). Если не проклеенная бумага опустить на короткое время в концентрированную серную кислоту и затем немедленно промыть, то амилоид, который образуется, склеит волокна бумаги, делая его более плотным и прочным. Так изготавливается пергаментную бумагу. При длительном действии на целлюлозу концентрированных растворов минеральных кислот она при подогреве подвергается гидролизу, конечным продуктом которого является глюкоза.

п о р Углеводы
Общие:
Альдозы Катозы Пиранозы Фуранозы
Дисахариды :
Пентозы :
Рибоза Дезоксирибоза Арабинозу Ксилоза Ликсоза Рибулозо Ксилулозо
Гексозы :
Глюкоза Галактоза Манноза Гулоза Идоза Талоза Алози Альтроза Фруктоза Сорбоза Такатоза Псикоза Фукоза Рамнозу
Полисахариды :
Геометрия:
Аномеры Мутаротации
п о р Биохимические соединения



Реторта Это незавершенная статья химии.
Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив ее.


код для вставки
Данный текст может содержать ошибки.

скачать

© Надо Знать
написать нам