Структура и класификация на въглехидратите

В химията и биологията въглехидратите включват много органични съединения. В най-общ смисъл, този клас включва захари и вещества, извлечени от тях, които се получават чрез хидролиза. Въглехидратите са неразделна част от всички органични съединения. Класификацията на въглехидрати може да разкаже за цялото разнообразие на проявите на тези вещества.

биология

Клетките на живите организми се нуждаят от въглехидрати като батерии и енергийни източници. Сухото вещество на растенията съдържа до 90% въглехидрати. Представителите на фауната също имат въглехидрати в клетките си - до 20% от общата маса на сухото вещество. Класификацията на въглехидратите стандартизира тези високомолекулни съединения и ги представя във визуална форма. Разбирайки структурата на въглехидратите, вътрешната структура на тези съединения е ключът към разбирането на основите на целия живот, към разбирането на самата мистерия на живота. Важна част от процеса на познаване на тези вещества е класификацията на въглехидратите.

схема

Всички известни въглехидрати се разделят на три големи групи:

- монозахариди;

- дизахариди;

- полизахариди.

И трите групи имат различни физико-химични характеристики. Класификацията и структурата на въглехидратите се основава на тези три стълба.

монозахариди

Това име е прости въглехидрати който разделя вода на протозои органични съединения. Типичен пример за монозахарид е глюкоза. Химичният състав на това вещество се изразява с формулата C ₂ H ₁₂ O ₅ . Класификацията на въглехидратите дава глюкоза почетно първо място. Това вещество - най-важното от монозахариди, се съдържа в плодови сокове, в кръвта на животни и хора. В чистата си форма глюкозата е бял полупрозрачен кристал със сладко изразен вкус. Мускулната работа на бозайниците се извършва за сметка на енергията, произведена от окисляването на глюкозата. Вътрешната структура на това вещество се изразява структурна формула :

Глюкозата може да бъде получена чрез хидролиза на различни полизахариди - нишесте или целулоза. Използва се като компонент на засилено хранене и като лекарство.

Фруктозата е друг монозахарид, който се намира на равна нога с глюкозата в различни плодови и ягодоплодни сокове, смесен с глюкоза и е част от мед. Изглежда същата като съседката й, но вкусът е много по-сладък. Структурата на фруктозата е показана на фигурата:

Класификацията на въглехидратите класифицира монозахаридите в същата група като алдехид и кеноспирид. Всички тези вещества могат да реагират не само в отворени верижни форми, но и в циклични. Цикличната глюкоза може да съществува в видове, които се различават един от друг в пространственото подреждане на хидроксигрупата при първия въглероден атом. Глюкозата в състава на естествените продукти има циклична α-формула. Когато се разтвори във вода, тази циклична връзка се трансформира във верига и след това в връзка с β-формулата. Стандартният воден разтвор на глюкоза съдържа три равновесни разновидности на това вещество.

дизахариди

Така наречените въглехидрати, които при затопляне на водни разтвори в присъствието на минерални киселини или ензими претърпяват хидролиза и се разпадат на две молекули монозахариди. Най-често срещаният елемент от тази класификация на въглехидратите в групата е захарозата.

Захарозата се намира в захарно цвекло и захарна тръстика. Неговата химична формула е C 12H ₂₂ O ₁₁ . Значителна част от това вещество присъства в бреза и кленов сок, в някои плодове. Захарозата е една от най-важните храни. По време на хидролиза, тя се разпада на молекули глюкоза и фруктоза - смес от получените елементи принадлежи на инвертни захари, които също се изучават чрез класификация на въглехидрати. Схемата на вътрешната структура на захарозата е представена по-долу:

полизахариди

В третата група класификацията на въглехидратите включва вещества, които при разпадане образуват дизахариди и след това много (стотици и хиляди) монозахаридни молекули. Класификация и въглехидратни функции Този участък се различава значително от по-леките си братя - те нямат сладък вкус и са най-вече неразтворими във вода. Най-важните представители на тази група са целулозата (целулозата) и нишестето. Молекулите на тези въглехидрати са съставени от дълги вериги с повтарящи се единици C6H10O5. Тези връзки са остатъци от циклични форми на глюкоза, които са загубили молекула вода и са свързани в шестчлен. Следователно класификацията на въглехидрати дава същата формула за целулоза и нишесте, което се изразява като (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x . Разликата е в това, че нишестето се състои от единици α-формула, а целулозата - от β-формула глюкоза.

Нишестето се описва с формулата (C6H10O5) _x , където променливата може да достигне стойности от 4-5 хиляди. Това вещество се образува в зелените издънки на различни растения чрез фотосинтеза. Той може да се отложи "в резерв" в грудки, зърна и коренища. Човешкият храносмилателен тракт обработва нишестето чрез хидролиза в присъствието на ензими и го разгражда до състояние на глюкоза, която след това се абсорбира от хората.

Класификация и функции на сложни въглехидрати

Целулозата е влакнеста субстанция, която е неразделна част от клетъчните стени на различни растения. Формулата му е подобна на формулата на скорбялата - (C6H10O5) _x . Броят на повторенията на верижните връзки достига 12 хиляди. Най-чистата естествена целулоза се съдържа в памучни влакна - до 90% от сухото вещество. В дърво целулозата заема около половината от сухото вещество на веществото, а при иглолистните дървета този елемент присъства заедно със сателитите - лигнин и хемицелулоза. Целулозата и нишестето не се разтварят в студена вода. Когато се нагрява, нишестето се образува колоиден разтвор. Целулозата не е разтворима във вода, дори и при високи температури. Не е разтворим в алкохоли, устойчиви на алкали и слаби окислители. Хидролизата на целулозата е възможна само когато се разтваря в концентрирани минерални киселини, например в сярна киселина. Когато такъв разтвор се нагрява, целулозата се разлага, образувайки вискозен разтвор. Крайният продукт на тази реакция са монозахариди.

Въглехидратна стойност

Класификацията и структурата на въглехидратите се изучава от много сродни науки. Стойността на тези органични вещества в медицината, химическата и хранително-вкусовата промишленост е доста висока. Надяваме се, че горната класификация на въглехидратите с примери ще даде обща представа за естеството на тези вещества и за тяхната решаваща роля в икономическата дейност на човека.