För människokroppen, såväl som andra levande varelser, behövs energi. Utan det kan inga processer ske. När allt kommer omkring behöver varje biokemisk reaktion, varje enzymatisk process eller metabolismstadium en energikälla.
Därför är betydelsen av ämnen som ger kroppen kraft för livet mycket stor och viktig. Vilka är dessa ämnen? Kolhydrater, proteiner, fetter. Strukturen för var och en av dem är olika, de tillhör helt olika klasser av kemiska föreningar, men en av deras funktioner är liknande - att förse kroppen med den nödvändiga energin för livet. Tänk på en grupp av de listade ämnena - kolhydrater.
Klassificering av kolhydrater
Kolhydraternas sammansättning och struktur sedan upptäckten bestämdes av deras namn. Enligt tidiga källor trodde man faktiskt att detta är en grupp föreningar i vars struktur det finns kolatomer associerade med vattenmolekyler.
En mer grundlig analys, såväl som den ackumulerade informationen om mångfalden av dessa ämnen, gjorde det möjligt att bevisa att inte alla representanter bara har en sådan sammansättning. dockden här egenskapen är fortfarande en av de som bestämmer kolhydraternas struktur.
Den moderna klassificeringen av denna grupp av föreningar är som följer:
- Monosackarider (ribos, fruktos, glukos, etc.).
- Oligosackarider (bioser, trioser).
- Polysackarider (stärkelse, cellulosa).
Alla kolhydrater kan dessutom delas in i följande två stora grupper:
- återställer;
- icke-återställande.
Strukturen av kolhydratmolekylerna i varje grupp kommer att övervägas mer i detalj.
Monosackarider: egenskaper
Den här kategorin inkluderar alla enkla kolhydrater som innehåller en aldehyd- (aldoser) eller ketongrupp (ketoser) och inte mer än 10 kolatomer i kedjestrukturen. Om man tittar på antalet atomer i huvudkedjan så kan monosackarider delas in i:
- trioser (glyceraldehyd);
- tetroser (erytros, erytros);
- pentoser (ribos och deoxiribos);
- hexoser (glukos, fruktos).
Alla andra representanter är inte lika viktiga för organet som de som anges.
Funktioner i strukturen hos molekyler
Monoser kan enligt deras struktur presenteras både i form av en kedja och i form av en cyklisk kolhydrat. Hur går det till? Saken är den att den centrala kolatomen i föreningen är ett asymmetriskt centrum runt vilket molekylen i lösning kan rotera. Det är så optiska isomerer av L- och D-form monosackarider bildas. Vart iglukosformeln, skriven i form av en rak kedja, kan ment alt fattas av aldehydgruppen (eller ketonen) och rullas till en boll. Motsvarande cykliska formel kommer att erhållas.
Den kemiska strukturen för kolhydrater i monoz-serien är ganska enkel: ett antal kolatomer som bildar en kedja eller cykel, av vilka hydroxylgrupper och väteatomer är placerade på olika eller på samma sida. Om alla strukturer med samma namn finns på ena sidan, så bildas en D-isomer, om de är olika med växling av varandra, så bildas en L-isomer. Om vi skriver ner den allmänna formeln för den vanligaste representanten för glukosmonosackarider i molekylär form, kommer den att se ut så här: . Dessutom speglar denna post strukturen av fruktos också. När allt kommer omkring, kemiskt, är dessa två monoser strukturella isomerer. Glukos är en aldehyd alkohol, fruktos är en keto alkohol.
Strukturen och egenskaperna hos kolhydrater för ett antal monosackarider är nära relaterade till varandra. På grund av närvaron av aldehyd- och ketongrupper i strukturens sammansättning tillhör de faktiskt aldehyd- och ketoalkoholer, vilket bestämmer deras kemiska natur och de reaktioner i vilka de kan komma in.
Glukos uppvisar således följande kemiska egenskaper:
1. Reaktioner på grund av närvaron av en karbonylgrupp:
- oxidation - "silverspegelreaktion";
- med nyutfälld koppar(II)hydroxid - aldonsyra;
- starka oxidationsmedel kan bilda tvåbasiska syror (aldarsyra) och omvandlar inte bara aldehyden utan även en hydroxylgrupp;
- återvinning - omvandlas till flervärda alkoholer.
2. Molekylen innehåller även hydroxylgrupper, vilket speglar strukturen. Kolhydrategenskaper som påverkas av grupperingsdata:
- förmåga att alkylera - bildning av etrar;
- acylering - bildning av estrar;
- kvalitativ reaktion för koppar(II)hydroxid.
3. Mycket specifika egenskaper hos glukos:
- butyric;
- alkohol;
- mjölksyrajäsning.
Funktioner som utförs i kroppen
Strukturen och funktionen hos kolhydrater i monosserien är nära besläktade. De senare består först av allt i deltagande i de biokemiska reaktionerna hos levande organismer. Vilken roll spelar monosackarider i detta?
- Bas för produktion av oligo- och polysackarider.
- Pentoser (ribos och deoxiribos) är de viktigaste molekylerna som är involverade i bildandet av ATP, RNA, DNA. Och de är i sin tur huvudleverantörerna av ärftligt material, energi och protein.
- Koncentrationen av glukos i mänskligt blod är en sann indikator på osmotiskt tryck och dess förändringar.
Oligosackarider: struktur
Strukturen av kolhydrater i denna grupp reduceras till närvaron av två (dioser) eller tre (trioser) molekyler av monosackarider i kompositionen. Det finns också de som inkluderar 4, 5 eller fler strukturer (upp till 10), men de vanligaste är disackarider. Det vill säga under hydrolysföreningar bryts ner för att bilda glukos, fruktos, pentos och så vidare. Vilka föreningar faller inom denna kategori? Ett typiskt exempel är sackaros (vanligt rörsocker), laktos (huvudkomponenten i mjölk), m altos, laktulos, isom altos.
Den kemiska strukturen hos kolhydrater i denna serie har följande egenskaper:
- Allmän formel för molekylära arter: C12H22O11.
- Två identiska eller olika monosrester i disackaridstrukturen är anslutna till varandra med hjälp av en glykosidbrygga. Denna förenings natur kommer att avgöra sockers reducerande förmåga.
- Reducerar disackarider. Strukturen hos kolhydrater av denna typ består i bildandet av en glykosidbrygga mellan aldehydens hydroxyl och hydroxylgrupperna i olika monosmolekyler. Dessa inkluderar: m altos, laktos och så vidare.
- Icke-reducerande - ett typiskt exempel på sackaros - när en brygga bildas mellan hydroxylgrupperna i endast motsvarande grupper, utan deltagande av aldehydstrukturen.
Därmed kan strukturen av kolhydrater kortfattat representeras som en molekylformel. Om en detaljerad detaljerad struktur behövs, kan den avbildas med Fishers grafiska projektioner eller Haworths formler. Specifikt är två cykliska monomerer (monoser) antingen olika eller identiska (beroende på oligosackariden), sammankopplade med en glykosidbrygga. När du bygger bör återställningsförmågan beaktas för att korrekt visa anslutningen.
Exempel på disackaridmolekyler
Om uppgiften är i formen: "Observera de strukturella egenskaperna hos kolhydrater", så för disackarider är det bäst att först ange vilka monosrester den består av. De vanligaste typerna är:
- sackaros - byggd av alfaglukos och beta-fruktos;
- m altos - från glukosrester;
- cellobios - består av två beta-glukosrester i D-form;
- laktos - galaktos + glukos;
- laktulos - galaktos + fruktos och så vidare.
Då, enligt tillgängliga rester, bör en strukturformel upprättas med en tydlig indikation på typen av glykosidbrygga.
Betydning för levande organismer
Disackaridernas roll är också mycket viktig, inte bara strukturen är viktig. Funktionerna hos kolhydrater och fetter är i allmänhet likartade. Grunden är energikomponenten. Men för vissa individuella disackarider bör deras specifika betydelse anges.
- Sackaros är den huvudsakliga källan till glukos i människokroppen.
- Laktos finns i bröstmjölken hos däggdjur, inklusive upp till 8 % i kvinnors mjölk.
- Laktulos erhålls i ett laboratorium för medicinskt bruk och tillsätts i mejeriprodukter.
Alla disackarider, trisackarider och så vidare i människokroppen och andra varelser genomgår omedelbar hydrolys för att bilda monoser. Det är denna egenskap som ligger till grund för människors användning av denna klass av kolhydrater i deras råa, oförändrade form (betor eller rörsocker).
Polysackarider: egenskaper hos molekyler
Funktionerna, sammansättningen och strukturen hos kolhydrater i denna serie är av stor betydelse för organismer av levande varelser, såväl som för mänsklig ekonomisk aktivitet. Först bör du ta reda på vilka kolhydrater som är polysackarider.
Det finns många av dem:
- stärkelse;
- glykogen;
- murein;
- glucomannan;
- cellulosa;
- dextrin;
- galactomannan;
- muromin;
- pektiska ämnen;
- amylose;
- chitin.
Detta är inte en fullständig lista, utan bara den mest betydelsefulla för djur och växter. Om du utför uppgiften "Markera de strukturella egenskaperna hos kolhydrater av ett antal polysackarider", bör du först och främst vara uppmärksam på deras rumsliga struktur. Dessa är mycket voluminösa, gigantiska molekyler, bestående av hundratals monomerenheter tvärbundna av glykosidiska kemiska bindningar. Ofta är strukturen hos polysackaridkolhydratmolekyler en skiktad sammansättning.
Det finns en viss klassificering av sådana molekyler.
- Homopolysackarider - består av samma upprepade upprepade enheter av monosackarider. Beroende på monoserna kan de vara hexoser, pentoser och så vidare (glukaner, mannaner, galaktaner).
- Heteropolysackarider - bildas av olika monomerenheter.
Föreningar med en linjär rumslig struktur bör inkludera till exempel cellulosa. De flesta polysackarider har en grenad struktur - stärkelse, glykogen, kitin och så vidare.
Roll i levande varelsers kropp
Strukturen och funktionerna hos denna grupp kolhydrater är nära relaterade till alla varelsers vitala aktivitet. Så, till exempel, växter i form av ett reservnäringsämne samlar stärkelse i olika delar av skottet eller roten. Den huvudsakliga energikällan för djur är återigen polysackarider, vars nedbrytning producerar ganska mycket energi.
Kolhydrater spelar en mycket viktig roll i cellens struktur. Täcket på många insekter och kräftdjur består av kitin, murein är en komponent i bakteriecellsväggen, cellulosa är grunden för växter.
Reservnäringsämnet av animaliskt ursprung är glykogenmolekyler, eller, som det oftare kallas, animaliskt fett. Det lagras i separata delar av kroppen och utför inte bara en energi, utan också en skyddande funktion mot mekanisk påverkan.
För de flesta organismer är kolhydraternas struktur av stor betydelse. Biologin för varje djur och växt är sådan att den kräver en konstant energikälla, outtömlig. Och bara de kan ge detta, och framför allt i form av polysackarider. Så den fullständiga nedbrytningen av 1 g kolhydrat som ett resultat av metaboliska processer leder till frisättning av 4,1 kcal energi! Detta är max, inga fler anslutningar. Det är därför kolhydrater måste finnas i kosten för alla människor och djur. Växter, å andra sidan, sköter sig själva: under fotosyntesen bildar de stärkelse inuti sig själva och lagrar den.
Allmänna egenskaper hos kolhydrater
Strukturen av fetter, proteiner och kolhydrateri allmänhet lika. När allt kommer omkring är de alla makromolekyler. Även vissa av deras funktioner är av gemensam karaktär. Rollen och betydelsen av alla kolhydrater i livet för planetens biomassa bör sammanfattas.
- Kolhydraternas sammansättning och struktur innebär att de används som byggnadsmaterial för skalet av växtceller, djur- och bakteriemembran, samt bildandet av intracellulära organeller.
- Skyddsfunktion. Den är karakteristisk för växtorganismer och visar sig i bildandet av taggar, taggar och så vidare.
- Plastisk roll - bildandet av vitala molekyler (DNA, RNA, ATP och andra).
- Receptorfunktion. Polysackarider och oligosackarider är aktiva deltagare i transportöverföringar genom cellmembranet, "skydd" som fångar effekter.
- Energirollen är den viktigaste. Ger maximal energi för alla intracellulära processer, såväl som hela organismens arbete som helhet.
- Reglering av osmotiskt tryck - glukos styr detta.
- Vissa polysackarider blir ett reservnäringsämne, en energikälla för djurvarelser.
Därmed är det uppenbart att strukturen hos fetter, proteiner och kolhydrater, deras funktioner och roll i organismerna i levande system är av avgörande och avgörande betydelse. Dessa molekyler är livets skapare, de bevarar och stödjer det också.
Kolhydrater med andra makromolekylära föreningar
Känt är också kolhydraternas roll inte i sin rena form, utan i kombination med andra molekyler. Dessa inkluderar de vanligastegillar:
- glykosaminoglykaner eller mukopolysackarider;
- glykoproteiner.
Strukturen och egenskaperna hos kolhydrater av denna typ är ganska komplexa, eftersom en mängd olika funktionella grupper kombineras till ett komplex. Huvudrollen för molekyler av denna typ är deltagande i många organismers livsprocesser. Representanter är: hyaluronsyra, kondroitinsulfat, heparan, keratansulfat och andra.
Det finns också komplex av polysackarider med andra biologiskt aktiva molekyler. Till exempel glykoproteiner eller lipopolysackarider. Deras existens är viktig för bildandet av kroppens immunologiska reaktioner, eftersom de är en del av cellerna i lymfsystemet.
