Struktura i klasifikacija ugljikohidrata

U kemiji i biologiji ugljikohidrati uključuju mnoge organske spojeve. U najopćenitijem smislu, ova klasa uključuje šećere i supstance dobivene iz njih, koje se dobivaju hidrolizom. Ugljikohidrati su sastavni dio svih organskih spojeva. Klasifikacija ugljikohidrata može reći o svim različitim manifestacijama tih tvari.

biologija

Stanicama živih organizama potrebne su ugljikohidrati kao baterije i izvori energije. Suha tvar biljaka sadrži do 90% ugljikohidrata. Predstavnici faune također imaju ugljikohidrate u svojim stanicama - do 20% ukupne mase suhe tvari. Klasifikacija ugljikohidrata standardizira te visoko-molekularne spojeve i predstavlja ih u vizualnom obliku. Razumijevanje strukture ugljikohidrata, unutarnja struktura ovih spojeva je ključ za razumijevanje temelja cjelokupnog života, za razumijevanje samog misterija života. Važan dio procesa poznavanja tih tvari je klasifikacija ugljikohidrata.

shema

Svi poznati ugljikohidrati podijeljeni su u tri velike skupine:

- monosaharidi;

disaharidi;

- polisaharidi.

Sve tri skupine imaju različite fizikalno-kemijske karakteristike. Klasifikacija i struktura ugljikohidrata temelji se na ova tri stupa.

monosaharidi

To je ime jednostavni ugljikohidrati koji dijeli vodu na protozoe organski spojevi. Tipičan primjer monosaharida je glukoza. Kemijski sastav ove tvari izražava se formulom C2H12O5. Klasifikacija ugljikohidrata daje glukozi počasno prvo mjesto. Ova tvar - najvažnija od monosaharida, sadržana je u voćnim sokovima, u krvi životinja i ljudi. U svom čistom obliku, glukoza je bijeli prozirni kristali sa slatkim naglašenim okusom. Mišićni rad sisavaca obavlja se na račun energije proizvedene oksidacijom glukoze. Izražena je unutarnja struktura ove tvari strukturna formula :

Glukoza se može dobiti hidrolizom raznih polisaharida - škroba ili celuloze. Koristi se kao komponenta poboljšane prehrane i kao lijek.

Fruktoza je još jedan monosaharid, koji se nalazi na razini glukoze u raznim voćnim i bobičastim sokovima, pomiješan s glukozom i dio je meda. Izgleda isto kao i njezin susjed, ali okus je mnogo slađi. Struktura fruktoze prikazana je na slici:

Klasifikacija ugljikohidrata klasificira monosaharide u istu skupinu kao i aldehid i kenospiri. Sve te supstance mogu reagirati ne samo u otvorenim lančanim oblicima, nego iu cikličkim. Ciklična glukoza može postojati u vrstama koje se međusobno razlikuju u prostornom rasporedu hidroksokrupe na prvom atomu ugljika. Glukoza u sastavu prirodnih proizvoda ima cikličku α-formulu. Kada se otopi u vodi, ova ciklička veza se transformira u lanac, a zatim u vezu pomoću β-formule. Standardna vodena otopina glukoze sadrži tri vrste ravnoteže ove tvari.

disaharidi

Takozvani ugljikohidrati, koji se prilikom zagrijavanja vodenih otopina u prisutnosti mineralnih kiselina ili enzima podvrgavaju hidrolizi i razgrađuju u dvije molekule monosaharida. Najčešći element ove grupne klasifikacije ugljikohidrata je saharoza.

Saharoza se nalazi u šećerima šećerne repe i šećerne trske. Njegova kemijska formula je _C12H22O11 . Značajna količina ove tvari prisutna je u brezi i javorovom soku, u nekim plodovima. Saharoza je jedna od najvažnijih namirnica. Tijekom hidrolize razgrađuje se na molekule glukoze i fruktoze - mješavina elemenata koji nastaju pripada invertnim šećerima, koji se također proučavaju klasifikacijom ugljikohidrata. Shema unutarnje strukture saharoze prikazana je u nastavku:

polisaharide

U trećoj skupini razvrstavanje ugljikohidrata uključuje tvari koje, kada se razgrađuju, tvore disaharide, a zatim mnoge (stotine i tisuće) monosaharidnih molekula. Klasifikacija i ugljikohidratne funkcije Ovaj dio se znatno razlikuje od svojih lakših braće - oni nemaju slatkog okusa i većinom su netopivi u vodi. Najvažniji predstavnici ove skupine su celuloza (celuloza) i škrob. Molekule ovih ugljikohidrata su sastavljene od dugih lanaca s ponavljajućim jedinicama C6H10O5. Ove veze su ostaci cikličkih oblika glukoze, koji su izgubili molekulu vode i međusobno su povezani u šest članova. Stoga klasifikacija ugljikohidrata daje istu formulu za celulozu i škrob, koja se izražava kao (C6H10O5) _x . Razlika je u tome što se škrob sastoji od jedinica α-formule, a celuloza - iz glukoze β-formule.

Škrob je opisan formulom (C6H10O5) _x , gdje varijabla može doseći vrijednosti od 4-5 tisuća. Ova tvar se formira u zelenim izbojcima različitih biljaka kroz fotosintezu. Može se deponirati "u rezervi" u gomolja, žitarica i rizoma. Ljudski probavni trakt procesira škrob hidrolizom u prisutnosti enzima i razgrađuje ga na stanje glukoze, koju ljudi apsorbiraju.

Klasifikacija i funkcije složenih ugljikohidrata

Celuloza je vlaknasta tvar koja je sastavni dio staničnih stijenki različitih biljaka. Njegova formula slična je formuli škroba - (C6H10O5) _x . Broj ponavljanja lančanih veza doseže 12 tisuća. Najčišća prirodna celuloza sadržana je u pamučnim vlaknima - do 90% suhe tvari. U drvetu celuloza uzima oko polovine suhe tvari tvari, au crnogoričnom drveću taj je element prisutan zajedno sa svojim satelitima, ligninom i hemicelulozom. Celuloza i škrob ne otapaju se u hladnoj vodi. Kada se zagrije, škrob se bubri i formira koloidna otopina. Celuloza nije topiva u vodi, čak i na visokim temperaturama. Nije topiv u alkoholima, otporan je na alkalije i slabo oksidirajuća sredstva. Hidroliza celuloze moguća je samo kada se otopi u koncentriranim mineralnim kiselinama, na primjer u sumpornoj kiselini. Kada se takva otopina zagrije, celuloza se razgrađuje, tvoreći viskoznu otopinu. Konačni produkt ove reakcije su monosaharidi.

Ugljikohidratna vrijednost

Razvrstavanje i struktura ugljikohidrata proučavaju mnoge srodne znanosti. Vrijednost ovih organskih tvari u medicini, kemijskoj i prehrambenoj industriji je vrlo visoka. Nadamo se da će gore navedena klasifikacija ugljikohidrata s primjerima dati opću ideju o prirodi tih tvari i njihovoj ključnoj ulozi u ekonomskoj aktivnosti čovjeka.