Para sa katawan ng tao, gayundin sa iba pang nilalang, kailangan ang enerhiya. Kung wala ito, walang mga prosesong maaaring mangyari. Pagkatapos ng lahat, ang bawat biochemical reaction, bawat enzymatic na proseso o yugto ng metabolismo ay nangangailangan ng pinagmumulan ng enerhiya.
Samakatuwid, ang kahalagahan ng mga sangkap na nagbibigay sa katawan ng lakas para sa buhay ay napakalaki at mahalaga. Ano ang mga sangkap na ito? Carbohydrates, protina, taba. Ang istraktura ng bawat isa sa kanila ay magkakaiba, nabibilang sila sa ganap na magkakaibang mga klase ng mga compound ng kemikal, ngunit ang isa sa kanilang mga pag-andar ay magkapareho - ang pagbibigay ng katawan ng kinakailangang enerhiya para sa buhay. Isaalang-alang ang isang pangkat ng mga nakalistang sangkap - carbohydrates.
Pag-uuri ng carbohydrates
Ang komposisyon at istraktura ng mga carbohydrate mula noong kanilang natuklasan ay natukoy sa kanilang pangalan. Sa katunayan, ayon sa mga naunang mapagkukunan, pinaniniwalaan na ito ay isang pangkat ng mga compound sa istraktura kung saan mayroong mga carbon atom na nauugnay sa mga molekula ng tubig.
Ang isang mas masusing pagsusuri, gayundin ang naipon na impormasyon tungkol sa pagkakaiba-iba ng mga sangkap na ito, ay naging posible upang patunayan na hindi lahat ng mga kinatawan ay mayroon lamang ganoong komposisyon. Gayunpamanang tampok na ito ay isa pa rin sa mga tumutukoy sa istruktura ng mga carbohydrate.
Ang modernong klasipikasyon ng pangkat na ito ng mga compound ay ang sumusunod:
- Monosaccharides (ribose, fructose, glucose, atbp.).
- Oligosaccharides (bioses, trioses).
- Polysaccharides (starch, cellulose).
Gayundin, ang lahat ng carbohydrates ay maaaring hatiin sa sumusunod na dalawang malalaking grupo:
- restoring;
- hindi nakapagpapanumbalik.
Ang istruktura ng mga molekula ng carbohydrate ng bawat pangkat ay isasaalang-alang nang mas detalyado.
Monosaccharides: mga katangian
Kasama sa kategoryang ito ang lahat ng simpleng carbohydrates na naglalaman ng grupong aldehyde (aldoses) o ketone (ketoses) at hindi hihigit sa 10 carbon atoms sa istruktura ng chain. Kung titingnan mo ang bilang ng mga atomo sa pangunahing kadena, ang monosaccharides ay maaaring hatiin sa:
- trioses (glyceraldehyde);
- tetroses (erythrulose, erythrose);
- pentoses (ribose at deoxyribose);
- hexoses (glucose, fructose).
Lahat ng iba pang kinatawan ay hindi kasinghalaga para sa katawan gaya ng mga nakalista.
Mga tampok ng istruktura ng mga molekula
Ayon sa kanilang istraktura, ang mga monoses ay maaaring ipakita sa anyo ng isang chain at sa anyo ng isang cyclic carbohydrate. Paano ito nangyayari? Ang bagay ay ang gitnang carbon atom sa compound ay isang asymmetric center sa paligid kung saan ang molekula sa solusyon ay maaaring paikutin. Ito ay kung paano nabuo ang mga optical isomer ng L- at D-form na monosaccharides. Kung saanang pormula ng glucose, na nakasulat sa anyo ng isang tuwid na kadena, ay maaaring hawakan ng aldehyde group (o ketone) at igulong sa isang bola. Makukuha ang kaukulang cyclic formula.
Ang kemikal na istruktura ng mga carbohydrate ng monoz series ay medyo simple: isang bilang ng mga carbon atom na bumubuo ng isang chain o cycle, mula sa bawat isa kung saan ang mga hydroxyl group at hydrogen atoms ay matatagpuan sa magkaiba o sa parehong panig. Kung ang lahat ng mga istraktura ng parehong pangalan ay nasa isang panig, pagkatapos ay isang D-isomer ay nabuo, kung sila ay naiiba sa paghalili ng bawat isa, pagkatapos ay isang L-isomer ay nabuo. Kung isusulat natin ang pangkalahatang formula ng pinakakaraniwang kinatawan ng glucose monosaccharides sa molecular form, magiging ganito ang hitsura: . Bukod dito, ang rekord na ito ay sumasalamin din sa istraktura ng fructose. Pagkatapos ng lahat, sa kemikal, ang dalawang monoses na ito ay mga istrukturang isomer. Ang glucose ay isang aldehyde alcohol, ang fructose ay isang keto alcohol.
Ang istraktura at mga katangian ng carbohydrates ng isang bilang ng mga monosaccharides ay malapit na magkakaugnay. Sa katunayan, dahil sa pagkakaroon ng mga pangkat ng aldehyde at ketone sa komposisyon ng istraktura, nabibilang sila sa mga aldehyde at keto alcohol, na tumutukoy sa kanilang kemikal na kalikasan at mga reaksyon kung saan sila nakapasok.
Kaya, ang glucose ay nagpapakita ng mga sumusunod na kemikal na katangian:
1. Mga reaksyon dahil sa pagkakaroon ng carbonyl group:
- oxidation - reaksyon ng "silver mirror";
- na may freshly precipitated copper (II) hydroxide - aldonic acid;
- nakakayang bumuo ng mga dibasic acid (aldaric) ang malakas na oxidizing agents, na kino-convert hindi lamang ang aldehyde, kundi pati na rin ang isang hydroxyl group;
- recovery - na-convert sa polyhydric alcohols.
2. Ang molekula ay naglalaman din ng mga pangkat ng hydroxyl, na sumasalamin sa istraktura. Mga katangian ng carb na apektado ng pagpapangkat ng data:
- kakayahang mag-alkylate - ang pagbuo ng mga eter;
- acylation - pagbuo ng mga ester;
- qualitative reaction para sa copper (II) hydroxide.
3. Mga mataas na partikular na katangian ng glucose:
- butyric;
- alcohol;
- lactic acid fermentation.
Mga pag-andar na ginagawa sa katawan
Ang istraktura at paggana ng mga carbohydrate ng serye ng monoses ay malapit na nauugnay. Ang huli ay binubuo, una sa lahat, sa pakikilahok sa mga biochemical reaksyon ng mga nabubuhay na organismo. Ano ang papel na ginagampanan ng monosaccharides dito?
- Batayan para sa paggawa ng oligo- at polysaccharides.
- Pentoses (ribose at deoxyribose) ay ang pinakamahalagang molekula na kasangkot sa pagbuo ng ATP, RNA, DNA. At sila naman ang pangunahing tagapagtustos ng namamanang materyal, enerhiya at protina.
- Ang konsentrasyon ng glucose sa dugo ng tao ay isang tunay na tagapagpahiwatig ng osmotic pressure at mga pagbabago nito.
Ang
Oligosaccharides: istraktura
Ang istraktura ng carbohydrates ng pangkat na ito ay nabawasan sa pagkakaroon ng dalawa (dioses) o tatlong (trioses) na molekula ng monosaccharides sa komposisyon. Mayroon ding mga may kasamang 4, 5 o higit pang mga istraktura (hanggang 10), ngunit ang pinakakaraniwan ay disaccharides. Iyon ay, sa panahon ng hydrolysisang mga compound ay nasira upang bumuo ng glucose, fructose, pentose, at iba pa. Anong mga compound ang nabibilang sa kategoryang ito? Ang karaniwang halimbawa ay sucrose (karaniwang cane sugar), lactose (ang pangunahing bahagi ng gatas), m altose, lactulose, isom altose.
Ang kemikal na istraktura ng carbohydrates ng seryeng ito ay may mga sumusunod na tampok:
- Pangkalahatang formula ng molecular species: C12H22O11.
- Dalawang magkapareho o magkaibang monose residues sa disaccharide structure ay konektado sa isa't isa gamit ang isang glycosidic bridge. Ang katangian ng tambalang ito ay tutukuyin ang pagbabawas ng kakayahan ng asukal.
- Pagbabawas ng disaccharides. Ang istraktura ng mga carbohydrates ng ganitong uri ay binubuo sa pagbuo ng isang glycosidic bridge sa pagitan ng hydroxyl ng aldehyde at hydroxyl na mga grupo ng iba't ibang mga molekula ng monos. Kabilang dito ang: m altose, lactose, at iba pa.
- Non-reducing - isang tipikal na halimbawa ng sucrose - kapag ang isang tulay ay nabuo sa pagitan ng mga hydroxyls ng mga kaukulang grupo lamang, nang walang partisipasyon ng aldehyde structure.
Kaya, ang istruktura ng mga carbohydrate ay maaaring mailarawan bilang isang molecular formula. Kung kailangan ang isang detalyadong detalyadong istraktura, maaari itong ilarawan gamit ang mga graphic projection ni Fisher o mga formula ni Haworth. Sa partikular, ang dalawang cyclic monomer (monoses) ay magkaiba o magkapareho (depende sa oligosaccharide), na magkakaugnay ng isang glycosidic bridge. Kapag nagtatayo, dapat isaalang-alang ang kakayahan sa pagpapanumbalik upang maipakita nang tama ang koneksyon.
Mga halimbawa ng mga molekula ng disaccharide
Kung ang gawain ay nasa anyo: "Tandaan ang mga tampok na istruktura ng carbohydrates", kung gayon para sa disaccharides, pinakamahusay na ipahiwatig muna kung anong mga residu ng monose ang binubuo nito. Ang pinakakaraniwang uri ay:
- sucrose - binuo mula sa alpha-glucose at beta-fructose;
- m altose - mula sa mga residu ng glucose;
- cellobiose - binubuo ng dalawang D-form na beta-glucose residues;
- lactose - galactose + glucose;
- lactulose - galactose + fructose at iba pa.
Pagkatapos, ayon sa mga magagamit na nalalabi, isang pormula ng istruktura ay dapat na iguhit na may malinaw na indikasyon ng uri ng glycosidic bridge.
Kahalagahan para sa mga buhay na organismo
Ang papel ng disaccharides ay napakahalaga rin, hindi lamang ang istraktura ang mahalaga. Ang mga function ng carbohydrates at taba ay karaniwang magkatulad. Ang batayan ay ang bahagi ng enerhiya. Gayunpaman, para sa ilang indibidwal na disaccharides, ang kanilang partikular na kahulugan ay dapat ibigay.
- Sucrose ang pangunahing pinagmumulan ng glucose sa katawan ng tao.
- Lactose ay matatagpuan sa gatas ng ina ng mga mammal, kabilang ang hanggang 8% sa gatas ng kababaihan.
- Ang lactulose ay nakukuha sa isang laboratoryo para sa medikal na paggamit at idinagdag sa mga produkto ng pagawaan ng gatas.
Anumang disaccharide, trisaccharide at iba pa sa katawan ng tao at iba pang nilalang ay sumasailalim sa instant hydrolysis upang bumuo ng mga monoses. Ang tampok na ito ang sumasailalim sa paggamit ng klase ng carbohydrate na ito ng mga tao sa kanilang hilaw, hindi nagbabagong anyo (beet o cane sugar).
Polysaccharides: mga tampok ng mga molekula
Ang mga function, komposisyon at istraktura ng mga carbohydrates ng seryeng ito ay may malaking kahalagahan para sa mga organismo ng mga nabubuhay na nilalang, gayundin para sa aktibidad ng ekonomiya ng tao. Una, dapat mong malaman kung aling mga carbohydrate ang polysaccharides.
Marami sila:
- almirol;
- glycogen;
- murein;
- glucomannan;
- cellulose;
- dextrin;
- galactomannan;
- muromin;
- pectic substance;
- amylose;
- chitin.
Ito ay hindi kumpletong listahan, ngunit ang pinakamahalaga lamang para sa mga hayop at halaman. Kung gagawin mo ang gawain na "Markahan ang mga tampok na istruktura ng carbohydrates ng isang bilang ng mga polysaccharides", pagkatapos ay una sa lahat dapat mong bigyang pansin ang kanilang spatial na istraktura. Ang mga ito ay napakalaki, napakalaking molekula, na binubuo ng daan-daang monomer unit na pinag-cross-link ng glycosidic chemical bond. Kadalasan ang istraktura ng polysaccharide carbohydrate molecules ay isang layered composition.
May tiyak na pag-uuri ng mga naturang molekula.
- Homopolysaccharides - binubuo ng parehong paulit-ulit na paulit-ulit na mga unit ng monosaccharides. Depende sa monoses, maaari silang maging hexoses, pentoses, at iba pa (glucans, mannans, galactans).
- Heteropolysaccharides - nabuo ng iba't ibang unit ng monomer.
Ang mga compound na may linear spatial na istraktura ay dapat kasama, halimbawa, cellulose. Karamihan sa polysaccharides ay may branched structure - starch, glycogen, chitin at iba pa.
Tungkulin sa katawan ng mga may buhay
Ang istraktura at mga tungkulin ng pangkat na ito ng mga carbohydrate ay malapit na nauugnay sa mahahalagang aktibidad ng lahat ng mga nilalang. Kaya, halimbawa, ang mga halaman sa anyo ng isang reserbang sustansya ay nag-iipon ng almirol sa iba't ibang bahagi ng shoot o ugat. Ang pangunahing pinagmumulan ng enerhiya para sa mga hayop ay muli ang polysaccharides, ang pagkasira nito ay gumagawa ng napakaraming enerhiya.
Carbohydrates ay gumaganap ng napakahalagang papel sa istruktura ng cell. Ang takip ng maraming insekto at crustacean ay binubuo ng chitin, murein ay bahagi ng bacterial cell wall, cellulose ang batayan ng mga halaman.
Ang reserbang nutrient na pinagmulan ng hayop ay mga molekulang glycogen, o, bilang mas karaniwang tawag dito, taba ng hayop. Ito ay nakaimbak sa magkakahiwalay na bahagi ng katawan at gumaganap hindi lamang ng isang enerhiya, kundi pati na rin ng isang proteksiyon na function laban sa mga mekanikal na impluwensya.
Para sa karamihan ng mga organismo, ang istruktura ng carbohydrates ay napakahalaga. Ang biology ng bawat hayop at halaman ay tulad na nangangailangan ito ng patuloy na mapagkukunan ng enerhiya, hindi mauubos. At sila lamang ang makakapagbigay nito, at higit sa lahat sa anyo ng polysaccharides. Kaya, ang kumpletong pagkasira ng 1 g ng carbohydrate bilang resulta ng mga proseso ng metabolic ay humahantong sa pagpapalabas ng 4.1 kcal ng enerhiya! Ito ang maximum, wala nang mga koneksyon. Iyon ang dahilan kung bakit ang mga karbohidrat ay dapat na naroroon sa diyeta ng sinumang tao at hayop. Ang mga halaman, sa kabilang banda, ay nag-aalaga sa kanilang sarili: sa proseso ng photosynthesis, sila ay bumubuo ng almirol sa loob ng kanilang mga sarili at iniimbak ito.
Mga pangkalahatang katangian ng carbohydrates
Ang istraktura ng mga taba, protina at carbohydratessa pangkalahatan ay katulad. Pagkatapos ng lahat, lahat sila ay macromolecules. Maging ang ilan sa kanilang mga pag-andar ay pangkaraniwan. Ang papel at kahalagahan ng lahat ng carbohydrates sa buhay ng biomass ng planeta ay dapat na ibuod.
- Ang komposisyon at istraktura ng carbohydrates ay nagpapahiwatig ng paggamit ng mga ito bilang isang materyales sa pagtatayo para sa shell ng mga selula ng halaman, mga membrane ng hayop at bacterial, pati na rin ang pagbuo ng mga intracellular organelles.
- Proteksiyong function. Ito ay katangian ng mga organismo ng halaman at nagpapakita ng sarili sa pagbuo ng mga tinik, mga tinik, at iba pa.
- Plastic na papel - ang pagbuo ng mahahalagang molecule (DNA, RNA, ATP at iba pa).
- Receptor function. Ang mga polysaccharides at oligosaccharides ay aktibong kalahok sa mga paglilipat ng transportasyon sa pamamagitan ng cell membrane, "mga bantay" na kumukuha ng mga epekto.
- Ang papel ng enerhiya ang pinakamahalaga. Nagbibigay ng maximum na enerhiya para sa lahat ng intracellular na proseso, pati na rin ang gawain ng buong organismo sa kabuuan.
- Regulation ng osmotic pressure - kinokontrol ito ng glucose.
- Ang ilang polysaccharides ay nagiging reserbang sustansya, isang pinagmumulan ng enerhiya para sa mga nilalang ng hayop.
Kaya, malinaw na ang istraktura ng mga taba, protina at carbohydrates, ang kanilang mga tungkulin at papel sa mga organismo ng mga sistema ng buhay ay may tiyak at mapagpasyang kahalagahan. Ang mga molekulang ito ay ang mga lumikha ng buhay, sila rin ang nag-iingat at sumusuporta dito.
Carbohydrates kasama ng iba pang macromolecular compound
Kilala rin ang papel ng carbohydrates hindi sa kanilang purong anyo, ngunit kasama ng iba pang mga molekula. Kabilang dito ang pinakakaraniwantulad ng:
- glycosaminoglycans o mucopolysaccharides;
- glycoproteins.
Ang istraktura at katangian ng mga carbohydrates ng ganitong uri ay medyo kumplikado, dahil ang iba't ibang mga functional na grupo ay pinagsama sa isang kumplikado. Ang pangunahing papel ng mga molekula ng ganitong uri ay ang pakikilahok sa maraming proseso ng buhay ng mga organismo. Ang mga kinatawan ay: hyaluronic acid, chondroitin sulfate, heparan, keratan sulfate at iba pa.
Mayroon ding mga complex ng polysaccharides kasama ng iba pang biologically active molecules. Halimbawa, glycoproteins o lipopolysaccharides. Ang kanilang pag-iral ay mahalaga sa pagbuo ng mga immunological na reaksyon ng katawan, dahil bahagi sila ng mga selula ng lymphatic system.
