For menneskekroppen, så vel som andre levende vesener, trengs energi. Uten det kan ingen prosesser finne sted. Tross alt trenger hver biokjemisk reaksjon, hver enzymatiske prosess eller metabolismestadium en energikilde.
Derfor er betydningen av stoffer som gir kroppen styrke for livet veldig stor og viktig. Hva er disse stoffene? Karbohydrater, proteiner, fett. Strukturen til hver av dem er forskjellig, de tilhører helt forskjellige klasser av kjemiske forbindelser, men en av funksjonene deres er lik - å gi kroppen den nødvendige energien for livet. Vurder én gruppe av de listede stoffene - karbohydrater.
Klassifisering av karbohydrater
Sammensetningen og strukturen til karbohydrater siden oppdagelsen ble bestemt av navnet deres. Faktisk, ifølge tidlige kilder, ble det antatt at dette er en gruppe forbindelser i strukturen hvor det er karbonatomer assosiert med vannmolekyler.
En grundigere analyse, samt den akkumulerte informasjonen om mangfoldet av disse stoffene, gjorde det mulig å bevise at ikke alle representanter kun har en slik sammensetning. derimotdenne funksjonen er fortsatt en av de som bestemmer strukturen til karbohydrater.
Den moderne klassifiseringen av denne gruppen av forbindelser er som følger:
- Monosakkarider (ribose, fruktose, glukose, etc.).
- Oligosakkarider (bioser, trioser).
- Polysakkarider (stivelse, cellulose).
Alle karbohydrater kan også deles inn i følgende to store grupper:
- restoring;
- ikke-restorative.
Strukturen til karbohydratmolekylene i hver gruppe vil bli vurdert mer detaljert.
Monosakkarider: egenskaper
Denne kategorien inkluderer alle enkle karbohydrater som inneholder en aldehyd (aldoser) eller keton (ketoser) gruppe og ikke mer enn 10 karbonatomer i kjedestrukturen. Hvis du ser på antall atomer i hovedkjeden, så kan monosakkarider deles inn i:
- trioser (glyseraldehyd);
- tetroser (erytrolose, erytrose);
- pentoser (ribose og deoksyribose);
- heksoser (glukose, fruktose).
Alle andre representanter er ikke like viktige for organet som de som er oppført.
Funksjoner ved strukturen til molekyler
I henhold til deres struktur kan monoser presenteres 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 som molekylet i løsning er i stand til å rotere rundt. Dette er hvordan optiske isomerer av L- og D-form monosakkarider dannes. Hvoriglukoseformelen, skrevet i form av en rett kjede, kan ment alt gripes av aldehydgruppen (eller ketonen) og rulles til en ball. Den tilsvarende sykliske formelen vil bli oppnådd.
Den kjemiske strukturen til karbohydrater i monoz-serien er ganske enkel: et antall karbonatomer som danner en kjede eller syklus, fra hver av disse er hydroksylgrupper og hydrogenatomer plassert på forskjellige eller på samme side. Hvis alle strukturer med samme navn er på den ene siden, dannes en D-isomer, hvis de er forskjellige med veksling av hverandre, dannes en L-isomer. Hvis vi skriver ned den generelle formelen til den vanligste representanten for glukosemonosakkarider i molekylær form, vil den se slik ut: . Dessuten gjenspeiler denne posten strukturen til fruktose også. Tross alt, kjemisk er disse to monosene strukturelle isomerer. Glukose er en aldehyd alkohol, fruktose er en keto alkohol.
Strukturen og egenskapene til karbohydrater til en rekke monosakkarider er nært beslektet. Faktisk, på grunn av tilstedeværelsen av aldehyd- og ketongrupper i strukturens sammensetning, tilhører de aldehyd- og ketoalkoholer, som bestemmer deres kjemiske natur og reaksjonene de er i stand til å gå inn i.
Dermed viser glukose følgende kjemiske egenskaper:
1. Reaksjoner på grunn av tilstedeværelsen av en karbonylgruppe:
- oksidasjon - "sølvspeil"-reaksjon;
- med nyutfelt kobber(II)hydroksid - aldonsyre;
- sterke oksidasjonsmidler er i stand til å danne dibasiske syrer (aldarsyre), og omdanner ikke bare aldehydet, men også en hydroksylgruppe;
- recovery - konvertert til flerverdige alkoholer.
2. Molekylet inneholder også hydroksylgrupper, som gjenspeiler strukturen. Karbegenskaper påvirket av grupperingsdata:
- evne til alkylering - dannelse av etere;
- acylering - dannelse av estere;
- kvalitativ reaksjon for kobber(II)hydroksid.
3. Svært spesifikke egenskaper til glukose:
- butyric;
- alkohol;
- melkesyregjæring.
Funksjoner utført i kroppen
Strukturen og funksjonen til karbohydrater i monoseserien er nært beslektet. Sistnevnte består først av alt i deltakelse i de biokjemiske reaksjonene til levende organismer. Hvilken rolle spiller monosakkarider i dette?
- Basis for produksjon av oligo- og polysakkarider.
- Pentoser (ribose og deoksyribose) er de viktigste molekylene som er involvert i dannelsen av ATP, RNA, DNA. Og de er på sin side hovedleverandørene av arvestoff, energi og protein.
- Konsentrasjonen av glukose i menneskeblod er en sann indikator på osmotisk trykk og dets endringer.
oligosakkarider: struktur
Strukturen av karbohydrater i denne gruppen er redusert til tilstedeværelsen av to (dioser) eller tre (trioser) molekyler av monosakkarider i sammensetningen. Det er også de som inkluderer 4, 5 eller flere strukturer (opptil 10), men de vanligste er disakkarider. Det vil si under hydrolyseforbindelser brytes ned for å danne glukose, fruktose, pentose og så videre. Hvilke forbindelser faller inn i denne kategorien? Et typisk eksempel er sukrose (vanlig rørsukker), laktose (hovedkomponenten i melk), m altose, laktulose, isom altose.
Den kjemiske strukturen til karbohydrater i denne serien har følgende egenskaper:
- Generell formel for molekylære arter: C12H22O11.
- To identiske eller forskjellige monoserester i disakkaridstrukturen er forbundet med hverandre ved hjelp av en glykosidbro. Arten av denne forbindelsen vil bestemme den reduserende evnen til sukker.
- Reduksjon av disakkarider. Strukturen til karbohydrater av denne typen består i dannelsen av en glykosidbro mellom hydroksylen til aldehydet og hydroksylgruppene til forskjellige monosmolekyler. Disse inkluderer: m altose, laktose og så videre.
- Ikke-reduserende - et typisk eksempel på sukrose - når det dannes en bro mellom hydroksylene til kun de tilsvarende gruppene, uten deltakelse av aldehydstrukturen.
Dermed kan strukturen til karbohydrater kort representeres som en molekylformel. Hvis en detaljert detaljert struktur er nødvendig, kan den avbildes ved hjelp av Fishers grafiske projeksjoner eller Haworths formler. Spesifikt er to sykliske monomerer (monoser) enten forskjellige eller identiske (avhengig av oligosakkarid), sammenkoblet med en glykosidbro. Når du bygger, bør gjenopprettingsevnen tas i betraktning for å vise tilkoblingen riktig.
Eksempler på disakkaridmolekyler
Hvis oppgaven er i formen: "Legg merke til de strukturelle egenskapene til karbohydrater", så for disakkarider er det best å først angi hvilke monoserester den består av. De vanligste typene er:
- sukrose - bygget av alfa-glukose og beta-fruktose;
- m altose - fra glukoserester;
- cellobiose - består av to D-form beta-glukoserester;
- laktose - galaktose + glukose;
- laktulose - galaktose + fruktose og så videre.
Deretter bør det, i henhold til tilgjengelige rester, utarbeides en strukturformel med en klar indikasjon på typen glykosidbro.
Betydning for levende organismer
Disakkaridenes rolle er også veldig viktig, ikke bare strukturen er viktig. Funksjonene til karbohydrater og fett er generelt like. Grunnlaget er energikomponenten. Men for enkelte disakkarider bør deres spesifikke betydning angis.
- Sukrose er hovedkilden til glukose i menneskekroppen.
- Laktose finnes i morsmelk til pattedyr, inkludert opptil 8 % i kvinnemelk.
- Laktulose innhentes i et laboratorium for medisinsk bruk og tilsettes meieriprodukter.
Alle disakkarider, trisakkarider og så videre i menneskekroppen og andre skapninger gjennomgår øyeblikkelig hydrolyse for å danne monoser. Det er denne egenskapen som ligger til grunn for bruken av denne klassen karbohydrater av mennesker i deres rå, uforandrede form (roer eller rørsukker).
Polysakkarider: trekk ved molekyler
Funksjonene, sammensetningen og strukturen til karbohydrater i denne serien er av stor betydning for organismer til levende vesener, så vel som for menneskelig økonomisk aktivitet. Først bør du finne ut hvilke karbohydrater som er polysakkarider.
Det er mange av dem:
- stivelse;
- glykogen;
- murein;
- glucomannan;
- cellulose;
- dextrin;
- galactomannan;
- muromin;
- pektiske stoffer;
- amylose;
- chitin.
Dette er ikke en fullstendig liste, men bare den mest betydningsfulle for dyr og planter. Hvis du utfører oppgaven "Merk de strukturelle egenskapene til karbohydrater av en rekke polysakkarider", bør du først og fremst være oppmerksom på deres romlige struktur. Dette er veldig voluminøse, gigantiske molekyler, bestående av hundrevis av monomerenheter tverrbundet av glykosidiske kjemiske bindinger. Ofte er strukturen til polysakkaridkarbohydratmolekyler en lagdelt sammensetning.
Det er en viss klassifisering av slike molekyler.
- Homopolysakkarider - består av de samme gjentatte gjentatte enhetene av monosakkarider. Avhengig av monosene kan de være heksoser, pentoser og så videre (glukaner, mannaner, galaktaner).
- Heteropolysakkarider - dannet av forskjellige monomerenheter.
Forbindelser med en lineær romlig struktur bør inkludere for eksempel cellulose. De fleste polysakkarider har en forgrenet struktur - stivelse, glykogen, kitin og så videre.
Rolle i kroppen til levende vesener
Strukturen og funksjonene til denne gruppen karbohydrater er nært knyttet til den vitale aktiviteten til alle skapninger. Så for eksempel planter i form av et reservenæringsstoff akkumulerer stivelse i forskjellige deler av skuddet eller roten. Den viktigste energikilden for dyr er igjen polysakkarider, hvis nedbrytning produserer ganske mye energi.
Karbohydrater spiller en svært viktig rolle i cellens struktur. Dekket til mange insekter og krepsdyr består av kitin, murein er en del av bakteriecelleveggen, cellulose er grunnlaget for planter.
Reservenæringsstoffet av animalsk opprinnelse er glykogenmolekyler, eller, som det oftere kalles, animalsk fett. Det lagres i separate deler av kroppen og utfører ikke bare en energi, men også en beskyttende funksjon mot mekaniske påvirkninger.
For de fleste organismer er strukturen til karbohydrater av stor betydning. Biologien til hvert dyr og plante er slik at det krever en konstant energikilde, uuttømmelig. Og det er bare de som kan gi dette, og mest av alt i form av polysakkarider. Så, fullstendig nedbrytning av 1 g karbohydrat som et resultat av metabolske prosesser fører til frigjøring av 4,1 kcal energi! Dette er maksimum, ingen flere tilkoblinger. Det er derfor karbohydrater må være tilstede i kostholdet til enhver person og dyr. Planter, derimot, tar vare på seg selv: i prosessen med fotosyntese danner de stivelse i seg selv og lagrer den.
Karbohydraters generelle egenskaper
Strukturen av fett, proteiner og karbohydratergenerelt lik. Tross alt er de alle makromolekyler. Selv noen av funksjonene deres er av felles karakter. Rollen og betydningen av alle karbohydrater i livet til planetens biomasse bør oppsummeres.
- Sammensetningen og strukturen til karbohydrater innebærer at de brukes som byggemateriale for skallet til planteceller, dyre- og bakteriemembraner, samt dannelsen av intracellulære organeller.
- Beskyttende funksjon. Den er karakteristisk for planteorganismer og viser seg i dannelsen av torner, pigger og så videre.
- Plastisk rolle - dannelsen av vitale molekyler (DNA, RNA, ATP og andre).
- Reseptorfunksjon. Polysakkarider og oligosakkarider er aktive deltakere i transportoverføringer gjennom cellemembranen, "vakter" som fanger opp effekter.
- Energirollen er den viktigste. Gir maksimal energi for alle intracellulære prosesser, så vel som arbeidet til hele organismen som helhet.
- Regulering av osmotisk trykk - glukose styrer dette.
- Noen polysakkarider blir et reservenæringsstoff, en energikilde for dyreskapninger.
Dermed er det åpenbart at strukturen til fett, proteiner og karbohydrater, deres funksjoner og rolle i organismer i levende systemer er av avgjørende og avgjørende betydning. Disse molekylene er skaperne av livet, de bevarer og støtter det også.
Karbohydrater med andre makromolekylære forbindelser
Også kjent er rollen til karbohydrater ikke i sin rene form, men i kombinasjon med andre molekyler. Disse inkluderer de vanligsteliker:
- glykosaminoglykaner eller mukopolysakkarider;
- glykoproteiner.
Strukturen og egenskapene til karbohydrater av denne typen er ganske komplekse, fordi en rekke funksjonelle grupper er kombinert til et kompleks. Hovedrollen til molekyler av denne typen er deltakelse i mange livsprosesser til organismer. Representanter er: hyaluronsyre, kondroitinsulfat, heparan, keratansulfat og andre.
Det finnes også komplekser av polysakkarider med andre biologisk aktive molekyler. For eksempel glykoproteiner eller lipopolysakkarider. Deres eksistens er viktig for dannelsen av kroppens immunologiske reaksjoner, siden de er en del av cellene i lymfesystemet.
