Vlastnosti a struktura sacharidů. Funkce sacharidů

Pro lidské tělo i pro jiné živé bytosti je potřeba energie. Bez ní nejsou možné žádné procesy. Koneckonců každá biochemická reakce, jakýkoli enzymatický proces nebo metabolický stav potřebuje zdroj energie.

Proto je důležitost látek, které tělu poskytují sílu po celý život, velmi velká a důležitá. Co jsou tyto látky? Sacharidy, bílkoviny, tuků. Struktura každá z nich je odlišná, patří do zcela odlišných tříd chemických sloučenin, ale jedna z jejich funkcí je podobná - poskytuje tělu potřebnou energii pro život. Zvažte jednu skupinu těchto látek - sacharidy.

Klasifikace sacharidů

Složení a struktura sacharidů od jejich objevení byla určena jejich jménem. Koneckonců, podle raných zdrojů se věřilo, že jde o skupinu sloučenin, jejichž struktura obsahuje atomy uhlíku spojené s molekulami vody.

Důkladnější analýza a shromážděné informace o rozmanitosti těchto látek umožnily dokázat, že ne všichni zástupci mají pouze takové složení. Toto označení je však stále jedním z těch, které určují strukturu sacharidů.

Moderní klasifikace této skupiny sloučenin je následující:

1. Monosacharidy (ribóza, fruktóza, glukóza a tak dále).
2. Oligosacharidy (biózy, triózy).
3. Polysacharidy (škrob, celulóza).

Také všechny sacharidy mohou být rozděleny do následujících dvou velkých skupin:

• obnovení;
• neresetování.

Struktura molekul sacharidů každé skupiny je podrobněji popsána.

Monosacharidy: charakteristické

Tato kategorie zahrnuje všechny jednoduché sacharidy, které obsahují aldehydové (aldózové) nebo ketonové (ketose) skupiny a ne více než 10 atomů uhlíku ve struktuře řetězce. Pokud se podíváte na počet atomů v hlavním řetězci, pak mohou být monosacharidy rozděleny na:

• triózy (glycerolaldehyd);
• tetrozy (erythrulóza, erytroza);
• pentózy (ribóza a deoxyribóza);
• hexózy (glukóza, fruktóza).

Všichni ostatní zástupci nejsou pro tělo tak důležití, jak je uvedeno.

Vlastnosti struktury molekul

Ve struktuře mohou být monosacharidy reprezentován jako řetěz, a ve formě cyklického sacharidů. Jak se to děje? Jde o to, že v centrálním atomu uhlíku ve sloučenině je asymetrické centrum, kolem kterého se molekuly v roztoku se může otáčet. Vzhledem k tomu, tvořící optické izomery monosacharidů L- a D-formy. V tomto vzorci glukózy zaznamenán ve formě s přímým řetězcem, může mentálně uchopit aldehydovou skupinu (nebo keton) a srolovat do míče. Čímž se získá odpovídající cyklický vzorec.

Chemická struktura řady sacharidů monosacharidů poměrně jednoduché: počet atomů uhlíku, které tvoří řetězec nebo kruh, z nichž každý je odlišný nebo jsou uspořádány na jedné straně hydroxylových skupin a atomů vodíku. Pokud jsou všechny stejného jména na jedné straně konstrukce, pak D-izomer je tvořen, je-li pro různé prokládaného sebe - pak L-izomeru. Pokud bychom napsat obecný vzorec společné zástupce monosacharidů glukózy v molekulární formě, bylo by to: C_6.H_12.O_6.. A tento záznam odráží i strukturu a fruktózu. Koneckonců, chemicky jsou tyto dva monozoby strukturní izomery. Glukóza - aldehydový alkohol, fruktóza - ketoalkohol.

Struktura a vlastnosti řady sacharidů monosacharidů jsou úzce spojeny. Koneckonců, z důvodu přítomnosti aldehydové a ketonové skupiny ve složení struktury, které patří do aldehydu a ketonospirtam, který určuje jejich chemická povaha a reakce, ve které se může připojit.

Glukóza tedy vykazuje následující chemické vlastnosti:

1. Reakce způsobené přítomností karbonylové skupiny:

• oxidace - reakce "stříbrného zrcadla";
• s čerstvě vysráženým hydroxid měďnatý (Ii) aldonovou kyselinu;
• silné oxidanty jsou schopné tvořit dibázické kyseliny (Aldar), transformovat nejen aldehyd, ale také jednu hydroxylovou skupinu;
• regenerace - převede na vícesytné alkoholy.

2. V molekule jsou také hydroxylové skupiny, které odrážejí strukturu. Vlastnosti sacharidů, které jsou ovlivněny těmito skupinami:

• schopnost alkylace - tvorba etherů;
• acylace - tvorba estery;
• kvalitativní reakci na hydroxid měďnatý.

3. Úzké specifické vlastnosti glukózy:

• kyselina olejová;
• alkohol;
• mléčné fermentace.

Prováděné funkce v těle

Struktura a funkce sacharidů řady monozomů jsou úzce spojeny. Posledně jmenované jsou v první řadě účast na biochemických reakcích živých organismů. Jakou roli hrají monosacharidy?

1. Základ pro výrobu oligo- a polysacharidů.
2. Pentózy (ribóza a deoxyribóza) jsou nejdůležitější molekuly podílející se na tvorbě ATP, RNA a DNA. A oni jsou zase hlavními dodavateli dědičných materiálů, energie a bílkovin.
3. Koncentrační obsah glukózy v lidské krvi je správným indikátorem osmotického tlaku a jeho změnami.

Oligosacharidy: struktura

Struktura uhlohydrátů této skupiny se redukuje na přítomnost dvou (dióziových) nebo tří (triózových) molekul monosacharidů v kompozici. Tam jsou také s 4, 5 nebo více struktur (až 10), ale nejběžnější jsou disacharidy. To znamená, že během hydrolýzy se tyto sloučeniny rozpadají s tvorbou glukózy, fruktózy, pentózy a tak dále. Které spojení patří do této kategorie? Typický příklad - to je sacharóza (společná rákos cukr), laktóza (hlavní složka mléka), maltóza, laktulosa, isomaltóza.

Chemická struktura sacharidů této série má následující vlastnosti:

1. Obecný vzorec molekulárních druhů je: C_12.H₂₂O_11.
2. Dva identické nebo různé monazidové zbytky ve struktuře disacharidu jsou spolu spojeny glykosidickým můstkem. Charakter této sloučeniny bude záviset na redukční schopnosti cukru.
3. Regenerace disacharidů. Struktura sacharidů tohoto typu spočívá v tvorbě glykosidického můstku mezi hydroxylovou skupinou aldehydu a hydroxylovými skupinami různých monomolekulárních molekul. To zahrnuje: maltózu, laktózu a tak dále.
4. Neredukující - typický příklad sacharózy - když vznikne most mezi hydroxylovými skupinami pouze odpovídajících skupin bez účasti aldehydové struktury.

Struktura sacharidů může být stručně reprezentována ve formě molekulového vzorce. Pokud je požadována podrobná podrobná struktura, pak ji lze znázornit pomocí Fisherových grafických projekcí nebo vzorců Hevors. A konkrétně, dva cyklické monomery (monozómy) jsou buď odlišné, nebo identické (v závislosti na oligosacharidu), které jsou spolu spojeny glykosidickým můstkem. Při konstrukci je třeba vzít v úvahu obnovovací kapacitu pro správné zobrazení připojení.

Příklady disacharidových molekul

Pokud je úkol v podobě: "Všimněte si charakteristik struktury uhlohydrátů", pak pro disacharidy je nejlepší nejprve uvést, z jakých zbytků monose se skládá. Mezi nejčastější typy patří:

• sacharóza - je vyrobena z alfa-glukózy a betta-fruktosy;
• maltóza - z pozůstatků glukózy;
• cellobiose - sestává ze dvou zbytků beta-glukózové formy D;
• laktóza - galaktosa + glukóza;
• laktulosa - galaktosa + fruktóza a tak dále.

Na základě dostupných reziduí by měl být strukturní vzorec proveden s jasným předpisem typu glykosidického můstku.

Význam pro živé organismy

Úloha disacharidů je velmi dobrá, nejen že je tato struktura důležitá. Funkce sacharidů a tuků jsou obecně podobné. Jádrem je energetická složka. Nicméně u některých jednotlivých disacharidů je třeba uvést jejich zvláštní význam.

1. Sacharosa je hlavním zdrojem glukózy v lidském těle.
2. Laktóza se nalézá v mateřském mléce savců, včetně žen až do 8%.
3. Laktulosa se získává v laboratoři pro lékařské použití a také se přidává k výrobě mléčných výrobků.

Jakýkoli disacharid, trisacharid a tak dále v lidském těle a dalších tvarech prochází okamžitou hydrolýzou s tvorbou monozu. Tato vlastnost je základem použití této skupiny sacharidů osobou v nezměněné formě (řepa nebo cukrová třtina).

Polysacharidy: molekulární vlastnosti

Funkce, složení a struktura sacharidů této série mají velký význam pro organismy živých bytostí i pro lidské ekonomické aktivity. Nejprve je třeba pochopit, které sacharidy patří k polysacharidům.

Existuje mnoho z nich:

• škrob;
• glykogen;
• myší;
• glukomanan;
• celulóza;
• dextrin;
• galaktomanan;
• muromin;
• pektinových látek;
• amylóza;
• chitin.

Není to úplný seznam, ale jen nejvýznamnější pro zvířata a rostliny. Pokud provádíte úlohu "Všimněte si zvláštností struktury uhlohydrátů řady polysacharidů", pak nejprve věnujte pozornost jejich prostorové struktuře. Jsou to velmi objemné gigantické molekuly, které se skládají ze stovek monomerních vazeb, zesítěných glykosidovými chemickými vazbami. Struktura sacharidových molekul polysacharidů je často vrstvená kompozice.

Existuje určitá klasifikace takových molekul.

1. Homopolysacharidy - sestávají z identických opakujících se jednotek monosacharidů. V závislosti na monozóze mohou být hexózy, pentózy a tak dále (glukany, manany, galaktany).
2. Heteropolysacharidy - jsou tvořeny různými monomerními jednotkami.

U sloučenin s lineární prostorovou strukturou by měla být například zahrnuta celulóza. Rozvětvená struktura má většinu polysacharidů - škrob, glykogen, chitin a tak dále.

Úloha živých bytostí v těle

Struktura a funkce sacharidů v této skupině úzce souvisejí s životně důležitou činností všech bytostí. Například rostliny ve formě rezervních živin hromadí škrob v různých částech výhonku nebo kořene. Hlavním zdrojem energie pro zvířata jsou opět polysacharidy, jejichž rozdělení vytváří spoustu energie.

Sacharidy v buněčné struktury hrají velmi významnou roli. Chitin je kryt mnoha hmyzu a korýšů, myší - součást buněčné stěny bakterií, celulóza je základem rostlin.

Výživnou živinou živočišného původu jsou molekuly glykogenu nebo, jak se častěji nazývá, živočišným tukem. Skladuje se v samostatných částech těla a provádí nejen energii, ale také ochrannou funkci mechanických vlivů.

U většiny organismů má struktura sacharidů velkou důležitost. Biologie každého zvířete a rostliny je taková, že vyžaduje stálý zdroj energie, nevyčerpatelný. A to mohou dát jen ti, a to především ve formě polysacharidů. To znamená, že kompletní trávení 1 g sacharidů v důsledku metabolických procesů vede k uvolnění 4,1 kcal energie! Toto je maximální, žádné další připojení. To je důvod, proč sacharidy musí být přítomny ve stravě jakékoli osoby a zvířete. Rostliny se také starají o sebe: v procesu fotosyntézy vytvářejí škrob v sobě a ukládají je.

Společné vlastnosti sacharidů

Struktura tuků, bílkovin a sacharidů jako celku je podobná. Koneckonců jsou to všechny makromolekuly. Dokonce i některé z jejich funkcí mají společnou povahu. Je nezbytné zobecnit roli a význam všech sacharidů v životě biomasy planety.

1. Složení a struktura uhlohydrátů znamená jejich použití jako stavební materiál pro skořápku rostlinných buněk, membrán zvířat a bakterií a tvorbu intracelulárních organel.
2. Ochranná funkce. Je charakteristická pro rostlinné organismy a projevuje se tvorbou trnů, trní a tak dále.
3. Plastová role - tvorba vitálních molekul (DNA, RNA, ATP a další).
4. Funkce receptoru. Polysacharidy a oligosacharidy jsou aktivními účastníky transportních transportů přes buněčnou membránu, "stráže", které zachycují účinky.
5. Role energie je nejvýznamnější. Poskytuje maximální energii pro všechny intracelulární procesy, stejně jako práci celého organismu jako celku.
6. Regulace osmotického tlaku - glukóza provádí tuto kontrolu.
7. Některé polysacharidy se stávají rezervní živinou, zdrojem energie pro zvířata.

Je tedy zřejmé, že struktura z tuků, bílkovin a sacharidů, jejich funkce a úlohy v tělech živých systémů jsou velmi důležité a rozhodující význam. Tyto molekuly jsou tvůrci života, zachovávají je a podporují.

Sacharidy s jinými vysokomolekulárními sloučeninami

Úloha sacharidů není známa ani v čisté formě, ale v kombinaci s jinými molekulami. K těmto je možné nést tak nejrozšířenější, jako jsou:

• glykosaminoglykany nebo mukopolysacharidy;
• glykoproteiny.

Struktura a vlastnosti sacharidů tohoto druhu jsou poměrně složité, protože komplex kombinuje nejrůznější funkční skupiny. Hlavní úlohou molekul tohoto typu je účast na mnoha životních procesech organismů. Zástupci jsou: kyselina hyaluronová, chondroitin-sulfát, heparan, keratansulfát, a další.

Existují také komplexy polysacharidů s dalšími biologicky aktivními molekulami. Například glykoproteiny nebo lipopolysacharidy. Jejich existence je důležitá při tvorbě imunologických reakcí těla, protože jsou součástí buněk lymfatického systému.