Углеводы

Углеводы – это органические вещества, которые содержат карбонильную группу и несколько гидроксильных групп.

Рассмотрим каждую из них.

Углеводы. Классификация, состав

Под углеводами понимают природные кислородсодержащие соединения, в состав которых входят следующие элементы: углерод, водород и кислород. Общая формула углеводов представлена в виде $Сn(H_2O)m$.

Состав углеводов неоднозначен. Кислород совместно с углеродом образуют карбонильную группу, а кислород вместе с водородом – гидроксильную. Углеводы, состоящие из отдельных элементов, называют сахаридами.

Углеводы делятся на две основные группы:

• простые углеводы (моносахариды);
• сложные углеводы (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

К простым углеводам относят многоатомные спирты, которые содержат $ОН$-группу, находящейся у каждого атома углерода. Он входит в состав альдегидной группы или кетогруппы.

Сложные углеводы подразделяются на:

• дисахариды– их широко применяют в природе.

Дисахариды представляют собой:

• сахарозу, т.е. соединение глюкозы с фруктозой.
• лактозы, содержащуюся в молоке млекопитающих. Лактоза содержит в своем составе остатки глюкозы и галактозы.
• мальтозы, состоящая из двух остатков глюкозы. Мальтоза образуется за счет расщепления крахмала и гликогена. Расщепление происходит в пищеварительном тракте животных, а также за счет прорастания семян растений.
• полисахариды– они не растворяются в воде, а также у них отсутствует сладкий вкус. Полисахариды характеризуются разветвленной структурой.

На сегодняшний день широко используются следующие полисахариды:

• крахмал

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков глюкозы. В его состав входят линейный компонент (амилоза) и разветвленный (амилопектин).

Амилоза характеризуется спиральной пространственной структурой. В состав спирали встраиваются молекулы йода. В состав амилозы, а также амилопектина входят несколько тысяч остатков глюкозы. Крахмал – основное запасное вещество у растений.

• гликоген

Гликоген выполняет функцию запаса. Он представляет собой полисахарид, по составу аналогичный амилопектину, но имеющий более разветвленную структуру.

• целлюлоза

Состав целлюлозы заключается в линейном неветвящейся структуре полимера, который содержит около 10 тысяч остатков глюкозы. Молекулы целлюлозы имеют параллельное расположение, что приводит к образованию большого количества водородных связей. Здесь происходит формирование прочных пучков молекул. Благодаря такому строению у целлюлозы есть высокая механическая прочность.

• хитин

Мономерная единица хитина – $N$-ацетилглюкозамин. Он представляет собой азотсодержащий моносахарид, производное глюкозы.

Значение углеводов для жизни человека

Углеводы имеют важное значение для жизни человека. Их присутствие необходимо в питании каждого человека, т.к. они на 50% восполняют потребность в энергии.

Рассмотрим основные функции углеводов, которые помогают людям вести нормальный образ жизни. К таким функциям относятся:

• энергетическая
  При окислении компонентов происходит процесс выделения энергии, которую организм человека применяет при удовлетворении своих потребностей.
• гидроосмотическая
  С помощью углеводов в межклеточном веществе человека будут удерживаться ионы магния, кальция и молекулы воды.
• структурная
  Такие некоторые вещества могут входить в состав соединительной ткани. Здесь они совместно с белками образуют ферменты и гормоны в организме человека.
• защитная
  Углеводы очень важны для людей, т.к. их способность заключается в обеспечении прочности стенок сосудов, а также действуют как «смазка», которая покрывает трущиеся друг о друга суставы человека.
• кофакторная
  За счет участия углеводов происходит образование ферментов, которые отвечают за свертываемость крови. Еще они содержатся в составе ее плазмы.

Глюкоза

Глюкоза представляет собой очень важный моносахарид.

Формула глюкозы

$С_6Н_{12}О_6$.

Образование глюкозы происходит при фотосинтезе за счет воздействия солнечного света в листьях растений.

$6CO_2+6H_2O\rightarrow C_6H_{12}O_6+6O_2$

Глюкоза является ценным питательным веществом. В тканях животных при окислении освобождается энергия, которая необходима для жизнедеятельности человека.

$6C_6H_{12}O_6+6O_2\rightarrow 6H_2O+6CO_2+2920$ $кДж$

В состав молекулы глюкозы входят альдегидная и гидроксильная группы.

При взаимодействии карбонильной группы с гидроксильной глюкоза существует в открытой цепной и циклической формах.

Циклическая форма глюкозы получается при взаимодействии альдегидной группы и спиртового гидроксила, приводящего к образованию нового гидроксила (полуацетальный). Циклическая форма в таком случае носит название полуацетальной.

$α$-глюкоза характеризуется тем, что полуацетальный гидроксил распологается в транс-положении к гидроксиметильной группе – $СН_2ОН$ , а $β$ -глюкоза – в цис-положении.

Не получается самостоятельно разобраться с темой? Заказать написание статьи по химии!

Тест по теме «Углеводы»