Propietats i estructura dels carbohidrats. Funcions dels carbohidrats

Perquè el cos humà, així com altres éssers vius, cal energia. Sense ell, no hi ha processos possibles. Després de tot, cada reacció bioquímica, qualsevol procés enzimàtic o estadi metabòlic necessita una font d'energia.

Per tant, la importància de les substàncies que donen vida a la força del cos és molt gran i important. Quines són aquestes substàncies? Hidrats de carboni, proteïnes, greixos. L'estructura de cadascun d'ells és diferent, pertanyen a classes de compostos químics completament diferents, però una de les seves funcions és similar, proporcionant a l'organisme l'energia necessària per a la vida. Considereu un grup d'aquestes substàncies: carbohidrats.

Classificació dels hidrats de carboni

La composició i estructura dels carbohidrats des del descobriment van ser determinats pel seu nom. Després de tot, segons fonts primerenques, es creia que es tracta d'un grup de compostos en l'estructura del qual hi ha àtoms de carboni associats amb molècules d'aigua.

Una anàlisi més completa, així com la informació acumulada sobre la diversitat d'aquestes substàncies, permeten demostrar que no tots els representants només tenen aquesta composició. Tanmateix, aquest signe segueix sent un dels que determina l'estructura dels carbohidrats.

La classificació moderna d'aquest grup de compostos és la següent:

1. Monosacàrids (ribosa, fructosa, glucosa, etc.).
2. Oligosacàrids (bioses, trioses).
3. Polisacàrids (midó, cel·lulosa).

A més, tots els carbohidrats es poden dividir en els següents dos grans grups:

• Restauració;
• No restauració.

L'estructura de les molècules de carbohidrats de cada grup es discuteix amb més detall.

Monosacàrids: característic

Aquesta categoria inclou tots els carbohidrats simples que contenen l'agrupació aldehid (aldosa) o cetona (ketota) i no més de 10 àtoms de carboni en l'estructura de la cadena. Si observem la quantitat d'àtoms de la cadena principal, els monosacàrids es poden dividir en:

• Trioses (aldehído de glicerol);
• Tetroses (eritrulosis, eritrosis);
• Pentoses (ribosa i desoxirribosa);
• Hexoses (glucosa, fructosa).

Tots els altres representants no són tan importants per al cos que figuren a la llista.

Característiques de l'estructura de les molècules

En la seva estructura, els monozems es poden representar tant en forma de cadena com en forma d'un carbohidrat cíclic. Com passa això? El cas és que l'àtom de carboni central del compost és un centre asimètric al voltant del qual es pot rotar la molècula de la solució. D'aquesta manera, es formen isòmers òptics de monosacàrids en forma de L i D. En aquest cas, la fórmula de glucosa, escrita en forma de cadena recta, es pot comprendre mentalment com una agrupació d'aldehids (o cetona) i introduir-se en una pilota. Obtenim la corresponent fórmula cíclica.

L'estructura química dels hidrats de carboni d'una sèrie de monozones és bastant simple: una sèrie d'àtoms de carboni que formen una cadena o un cicle, de cadascun dels quals a diferents o d'un costat es troben grups hidroxilats i àtoms d'hidrogen. Si totes les mateixes estructures estan en el mateix costat, es forma l'isòmer D, si és diferent amb l'alternança entre elles, llavors l'isòmer L. Si anotem la fórmula general del representant més comú dels monosacàrids de glucosa en forma molecular, tindrà la forma: C ₆ H ₁₂ O ₆ . I aquest registre també reflecteix l'estructura i la fructosa. Després de tot, químicament aquests dos monozemes són isòmers estructurals. Glucosa - alcohol aldehid, fructosa - cetoalcohol.

L'estructura i les propietats dels carbohidrats d'una sèrie de monosacàrids estan estretament relacionats. Després de tot, a causa de la presència d'aldehids i cetones en l'estructura, pertanyen a aldehids i alcohols de cetona, que determinen la seva naturalesa química i les reaccions a les quals poden entrar.

Així, la glucosa exhibeix les següents propietats químiques:

1. Reaccions a causa de la presència d'un grup carbonílic:

• Oxidació - reacció del "mirall de plata";
• Amb hidròxid de coure recentment precipitat (II) - àcid aldònic;
• Els oxidants forts són capaços de formar àcids dibasic (Aldar), transformant no només l'aldehid, sinó també un grup hidroxil;
• Recuperació - es converteix en alcohols polihídrics.

2. A la molècula també hi ha grups hidroxil, que reflecteixen l'estructura. Les propietats dels carbohidrats, que es veuen afectats per aquestes agrupacions:

• Capacitat d'alquilació: formació d'èters;
• Acilació: formació d'ésteres ;
• Una reacció qualitativa a l'hidròxid de coure (II).

3. Propietats específiques pròpies de la glucosa:

• Àcid oleaginós;
• Alcohol;
• Fermentació làctica.

Funcions realitzades al cos

L'estructura i les funcions dels carbohidrats d'una sèrie de monosomes estan estretament relacionats. Aquests últims són, en primer lloc, la participació en les reaccions bioquímiques dels organismes vius. Quin paper tenen els monosacàrids en això?

1. La base per a la producció d'oligo i polisacàrids.
2. Els Pentoses (ribosa i desoxirribosa) són les molècules més importants implicades en la formació de l'ATP, l'ARN i l'ADN. I, al seu torn, són els principals proveïdors de material hereditari, energia i proteïnes.
3. El contingut de concentració de glucosa en la sang humana és un indicador correcte de la pressió osmòtica i els seus canvis.

Oligosacàrids: estructura

L'estructura dels hidrats de carboni d'aquest grup es redueix a la presència de dues molècules (diosa) o tres (triozy) de monosacàrids en la composició. També hi ha aquells amb 4, 5 o més estructures (fins a 10), però els més comuns són els disacàrids. És a dir, durant la hidròlisi aquests compostos es descomponen amb la formació de glucosa, fructosa, pentosa, etc. Quines connexions hi ha en aquesta categoria? Un exemple típic és la sacarosa ( sucre de canya normal ), lactosa (el principal component de la llet), maltosa, lactulosa, isomaltosa.

L'estructura química dels carbohidrats d'aquesta sèrie té les següents característiques:

1. La fórmula general de les espècies moleculars és: C ₁₂ H ₂₂ O _11.
2. Dues residus monàcids idèntics o diferents en l'estructura del disacàrid estan unides per un pont glucósido. El caràcter d'aquest compost dependrà de la capacitat reductora del sucre.
3. Disacàrids regeneradors. L'estructura dels hidrats de carboni d'aquest tipus consisteix en la formació d'un pont glucosàdic entre els grups hidroxil de aldehid i hidroxil de diferents molècules mono-moleculars. Això inclou: maltosa, lactosa, etc.
4. No reduït - un exemple típic de sacarosa - quan es forma un pont entre els hidròxils de només els grups corresponents, sense la participació de l'estructura de aldehids.

Així, l'estructura dels hidrats de carboni es pot representar breument en forma de fórmula molecular. Si es requereix una estructura detallada detallada, es pot representar mitjançant les projeccions gràfiques de Fisher o les fórmules de Hevors. I específicament, dos monòmers cíclics (monozemes) són diferents o idèntics (depenent de l'oligosacàrid), connectats entre si per un pont glicosídic. Quan es construeix, cal tenir en compte la capacitat de restauració per a la visualització correcta de la connexió.

Exemples de molècules de disacàrids

Si la tasca està en la forma: "Tingueu en compte les característiques de l'estructura dels hidrats de carboni", llavors, per als disacàrids, és preferible indicar primer els residus del monos que consta. Els tipus més comuns són:

• La sacarosa: està construïda amb alfa-glucosa i betta-fructosa;
• Maltosa - de les restes de glucosa;
• Cèl·lobiosi: consta de dos residus de forma beta-glucosa;
• Lactosa - galactosa + glucosa;
• Lactulosa - galactosa + fructosa, etc.

A continuació, sobre la base dels residus disponibles, s'ha de fer una fórmula estructural amb una clara prescripció per al tipus de pont glicosídic.

Importància per als organismes vius

El paper dels disacàrids és molt gran, no només és important l'estructura. Les funcions dels carbohidrats i els greixos són generalment similars. La base és el component energètic. No obstant això, per a alguns disacàrids individuals, s'ha d'indicar la seva particular importància.

1. La sacarosa és la principal font de glucosa en el cos humà.
2. La lactosa es troba en la llet materna dels mamífers, fins i tot en dones fins al 8%.
3. La lactulosa s'obté al laboratori per a ús mèdic, i també s'afegeix a la producció de productes lactis.

Qualsevol disacàrid, trisacàrid, etc. en el cos humà i altres criatures sofreix una hidròlisi instantània amb la formació de monoz. És aquesta característica que subjau a l'ús d'aquesta classe d'hidrats de carboni per una persona en forma crua, sense canvis (remolatxa o canya de sucre).

Polisacàrids: característiques moleculars

Les funcions, composició i estructura dels carbohidrats d'aquesta sèrie són de gran importància per als organismes dels éssers vius, així com per a activitats econòmiques humanes. En primer lloc, cal comprendre quins carbohidrats pertanyen als polisacàrids.

Hi ha molts d'ells:

• Midó;
• Glucogen;
• Murine;
• Glucomannan;
• Cel·lulosa;
• Dextrina;
• Galactomannan;
• Muromin;
• Substàncies de pectina;
• Amilosa;
• Chitin.

Aquesta no és una llista completa, sinó només la més important per a animals i plantes. Si realitzeu la tasca "Tingueu en compte les peculiaritats de l'estructura dels carbohidrats d'una sèrie de polisacàrids", primer heu de prestar atenció a la seva estructura espacial. Es tracta de molècules gegantesques, molt voluminoses, formades per centenars d'unitats de monòmer, reticulades amb enllaços químics de glucosids. Sovint, l'estructura de les molècules de carbohidrats dels polisacàrids és una composició en capes.

Hi ha una classificació definitiva d'aquestes molècules.

1. Homopolisacàrids: consisteixen en unitats repetides de monosacàrids idèntiques. Segons el monozoa es poden trobar hexoses, pentoses, etc. (glucans, mannans, galactans).
2. Els heteropolisacàrids estan formats per diferents unitats de monòmers.

Per a compostos amb una estructura espacial lineal, per exemple, s'ha d'incloure cel·lulosa. L'estructura ramificada té la majoria de polisacàrids: midó, glucogen, quitina, etc.

El paper dels éssers vius en el cos

L'estructura i les funcions dels carbohidrats en aquest grup estan estretament relacionats amb l'activitat vital de tots els éssers. Per exemple, les plantes en forma d'un nutrient de reserva acumulen midó en diferents parts del brot o arrel. La font principal d'energia per a animals és de nou polisacàrids, en la divisió de la qual es genera molta energia.

Els carbohidrats en l' estructura de les cèl·lules tenen un paper molt important. De la quitina és la coberta de molts insectes i crustacis, els murins - un component de la paret cel·lular dels bacteris, la cel·lulosa és la base de les plantes.

Un nutrient de recanvi d'origen animal és les molècules del glucogen, o, com se sol anomenar, greix animal. S'emmagatzema en parts separades del cos i realitza no només energia, sinó també una funció protectora a partir d'influències mecàniques.

Per a la majoria dels organismes, l'estructura dels carbohidrats és de gran importància. La biologia de cada animal i planta és tal que requereix una font constant d'energia, inesgotable. I això només pot ser donat per ells, i sobretot en forma de polisacàrids. Així, la divisió completa d'1 g d'hidrats de carboni com a resultat dels processos metabòlics condueix a l'alliberament de 4,1 kcal d'energia! Aquest és el màxim, no hi ha més connexions. Per això, els carbohidrats necessàriament han de ser presents en la dieta de qualsevol persona i animal. Les plantes s'encarreguen: en el procés de la fotosíntesi, formen un midó dins i emmagatzemen.

Propietats comunes dels carbohidrats

L'estructura de greixos, proteïnes i carbohidrats en general és similar. Després de tot, totes són macromolècules. Fins i tot algunes de les seves funcions són de naturalesa comuna. Cal generalitzar el paper i la importància de tots els carbohidrats en la vida de la biomassa del planeta.

1. La composició i estructura dels hidrats de carboni significa el seu ús com a material de construcció per a la closca de cèl·lules vegetals, membranes d'animals i bacterians, així com la formació d'orgànuls intracel·lulars.
2. Funció de protecció. És característica dels organismes vegetals i es manifesta en la formació d'espigues, espines, etc.
3. Paper plàstic: la formació de molècules vitals (ADN, ARN, ATP i altres).
4. Funció del receptor. Els polisacàrids i els oligosacàrids són participants actius en els transports de transport a través de la membrana cel·lular, "guàrdies" que capturen els efectes.
5. El paper energètic és el més important. Proporciona la màxima energia per a tots els processos intracel·lulars, així com el treball de tot l'organisme en general.
6. Regulació de la pressió osmòtica: la glucosa realitza aquest control.
7. Alguns polisacàrids esdevenen un nutrient de reserva, font d'energia per a animals.

Per tant, és obvi que l'estructura de greixos, proteïnes i carbohidrats, les seves funcions i el seu paper en els organismes dels sistemes vius són decisius i decisius. Aquestes molècules són els creadors de la vida, la preserven i la recolzen.

Hidrats de carboni amb altres compostos d'alt contingut molecular

A més, el paper dels hidrats de carboni no es coneix en forma pura, sinó en combinació amb altres molècules. A tal, és possible portar el més estès, com:

• Glicosaminoglicans o mucopolisacàrids;
• Glicoproteïnes.

L'estructura i les propietats dels carbohidrats d' aquest tipus són bastant complexes, perquè una varietat de grups funcionals s'uneixen al complex. El paper principal de les molècules d'aquest tipus és la participació en molts processos de vida d'organismes. Els representants són: àcid hialurònic, condroitín sulfat, heparan, queratán sulfat i altres.

També hi ha complexos de polisacàrids amb altres molècules biològicament actives. Per exemple, les glucoproteïnes o els lipopolisacàrids. La seva existència és important en la formació de reaccions immunològiques del cos, ja que formen part de les cèl·lules del sistema limfàtic.