Вуглеводи - основне джерело енергії в організмі людини.

Загальна формула вуглеводів Сn(H2O)m

Вуглеводи - речовини складу См Н2п Оп, що мають першорядне біохімічне значення, широко поширені в живій природі і відіграють велику роль у житті людини. Вуглеводи входять до складу клітин та тканин всіх рослинних і тваринних організмів і за масою складають основну частину органічної речовини на Землі. Перед вуглеводів припадає близько 80 % сухої речовини рослин і близько 20 % тварин. Рослини синтезують вуглеводи з неорганічних сполук - вуглекислого газу та води (СО2 та Н2 Про).

Запаси вуглеводів у вигляді глікогену в організмі людини становлять приблизно 500 г. Основна маса його (2/3) знаходиться у м'язах, 1/3 – у печінці. У проміжках між їдою глікоген розпадається на молекули глюкози, що пом'якшує коливання рівня цукру в крові. Запаси глікогену без надходження вуглеводів виснажуються приблизно 12-18 годин. У цьому випадку включається механізм утворення вуглеводів із проміжних продуктів обміну білків. Це пов'язано з тим, що вуглеводи життєво необхідні освіти енергії у тканинах, особливо мозку. Клітини мозку одержують енергію переважно за рахунок окислення глюкози.

Види вуглеводів

Вуглеводи за своєю хімічною структурою можна розділити на прості вуглеводи (моносахариди та дисахариди) та складні вуглеводи (полісахариди).

Прості вуглеводи (цукри)

Глюкоза – найбільш важливий із усіх моносахаридів, оскільки вона є структурною одиницею більшості харчових ді- та полісахаридів. У процесі обміну речовин вони розщеплюються на окремі молекули моносахаридів, які в ході багатостадійних хімічних реакцій перетворюються на інші речовини і зрештою окислюються до вуглекислого газу та води – використовуються як «паливо» для клітин. Глюкоза – необхідний компонент обміну вуглеводів. При зниженні її рівня в крові або високій концентрації та неможливості використання, як це відбувається при діабеті, настає сонливість, може настати втрата свідомості (гіпоглікемічна кома).

Глюкоза «в чистому вигляді», як моносахарид, міститься в овочах та фруктах. Особливо багаті на глюкозу виноград – 7,8%, черешня, вишня – 5,5%, малина – 3,9%, суниця – 2,7%, слива – 2,5%, кавун – 2,4%. З овочів найбільше глюкози міститься у гарбузі – 2,6%, у білокачанній капусті – 2,6%, у моркві – 2,5%.

Глюкоза має меншу насолоду, ніж найвідоміший дисахарид – сахароза. Якщо прийняти насолоду сахарози за 100 одиниць, то насолода глюкози складе 74 одиниці.

Фруктоза є одним із найпоширеніших вуглеводів фруктів. На відміну від глюкози, вона може без участі інсуліну проникати з крові в клітини тканин. З цієї причини фруктоза рекомендується як найбільш безпечне джерело вуглеводів для хворих на діабет. Частина фруктози потрапляє в клітини печінки, які перетворюють її на більш універсальне «паливо» - глюкозу, тому фруктоза теж здатна підвищувати цукру в крові, хоча й значно меншою мірою, ніж інші прості цукру. Фруктоза легша, ніж глюкоза, здатна перетворюватися на жири. Основною перевагою фруктози є те, що вона в 2,5 рази солодша за глюкозу і в 1,7 – сахарозу. Її застосування замість цукру дозволяє зменшити загальне споживання вуглеводів.

Основними джерелами фруктози в їжі є виноград – 7,7%, яблука – 5,5%, груші – 5,2%, вишня, черешня – 4,5%, кавуни – 4,3%, чорна смородина – 4,2% , Малина - 3,9%, суниця - 2,4%, дині - 2,0%. В овочах вміст фруктози невеликий – від 0,1% у буряках до 1,6% у білокачанній капусті. Фруктоза міститься у меді – близько 3,7%. Достовірно доведено, що фруктоза, що має значно більш високу насолоду, ніж сахароза, не викликає карієсу, якому сприяє споживання цукру.

Галактоза у продуктах у вільному вигляді не зустрічається. Вона утворює дисахарид із глюкозою – лактозу (молочний цукор) – основний вуглевод молока та молочних продуктів.

Лактоза розщеплюється у шлунково-кишковому тракті до глюкози та галактози під дією ферменту лактази. Дефіцит цього ферменту в деяких людей призводить до непереносимості молока. Нерозщеплена лактоза є хорошою поживною речовиною для кишкової мікрофлори. При цьому можливе рясне газоутворення, живіт «пучить». У кисломолочних продуктах більшу частину лактози зброджують до молочної кислоти, тому люди з лактазною недостатністю можуть переносити кисломолочні продукти без неприємних наслідків. Крім того, молочнокислі бактерії у кисломолочних продуктах пригнічують діяльність кишкової мікрофлори та знижують несприятливі дії лактози.

Галактоза, що утворюється при розщепленні лактози, перетворюється на печінки на глюкозу. При вродженому спадковому недоліку чи відсутності ферменту, що перетворює галактозу на глюкозу, розвивається важке захворювання - галактоземія, що веде до розумової відсталості.

Сахароза - це дисахарид, утворений молекулами глюкози та фруктози. Вміст сахарози у цукрі 99,5%. Те, що цукор – це «біла смерть», любителі солодкого знають так само добре, як курці те, що крапля нікотину вбиває коня. На жаль, обидві ці великі істини частіше є приводом для жартів, ніж для серйозних роздумів і практичних висновків.

Цукор швидко розщеплюється в шлунково-кишковому тракті, глюкоза та фруктоза всмоктуються в кров і служать джерелом енергії та найбільш важливим попередником глікогену та жирів. Його часто називають «носієм порожніх калорій», тому що цукор – це чистий вуглевод і не містить інших поживних речовин, таких як, наприклад, вітаміни, мінеральні солі. З рослинних продуктів найбільше сахарози міститься у буряках – 8,6%, персиках – 6,0%, динях – 5,9%, сливах – 4,8%, мандаринах – 4,5%. У овочах, крім буряків, значний вміст сахарози відзначається у моркві – 3,5%. В інших овочах вміст сахарози коливається від 04 до 07%. Крім власне цукру, основними джерелами сахарози є варення, мед, кондитерські вироби, солодкі напої, морозиво.

При поєднанні двох молекул глюкози утворюється мальтоза – солодовий цукор. Її містять мед, солод, пиво, патока та хлібобулочні та кондитерські вироби, виготовлені з додаванням патоки.

Складні вуглеводи

Усі полісахариди, представлені у їжі людини, за рідкісними винятками, є полімерами глюкози.

Крохмаль - основний з полісахаридів, що перетравлюються. На його частку припадає до 80% вуглеводів, що споживаються з їжею.

Джерелом крохмалю служать рослинні продукти, переважно злакові: крупи, борошно, хліб, і навіть картопля. Найбільше крохмалю містять крупи: від 60% у гречаній крупі (ядриці) до 70% - у рисовій. Зі злаків найменше крохмалю міститься у вівсяній крупі та продуктах її переробки: толокні, вівсяних пластівцях «Геркулес» - 49%. Макаронні вироби містять від 62 до 68% крохмалю, хліб із житнього борошна залежно від сорту – від 33% до 49%, пшеничний хліб та інші вироби з пшеничного борошна – від 35 до 51% крохмалю, борошно – від 56 (житнє) до 68% (пшенична вищого гатунку). Крохмалю багато і в бобових продуктах – від 40% у сочевиці до 44% у гороху. З цієї причини сухий горох, квасоля, сочевиця, нут відносять до зернобобових. Особняком стоять соя, яка містить лише 3,5% крохмалю, та соєве борошно (10-15,5%). Через високий вміст крохмалю в картоплі (15-18%) в дієтології його відносять не до овочів, де основні вуглеводи представлені моносахариди та дисахаридами, а до крохмалистих продуктів нарівні зі злаковими та зернобобовими.

У топінамбурі та деяких інших рослинах вуглеводи запасаються у вигляді полімеру фруктози – інуліну. Харчові продукти з добавкою інуліну рекомендують при діабеті і особливо для його профілактики (нагадаємо, що фруктоза дає менше навантаження на підшлункову залозу, ніж інші цукру).

Глікоген – «тваринний крохмаль» – складається з сильно розгалужених ланцюжків молекул глюкози. Він у невеликих кількостях міститься у тваринних продуктах (у печінці 2-10%, у м'язовій тканині – 0,3-1%).

Продукти з високим вмістом вуглеводів

Найбільш поширеними вуглеводами є глюкоза, фруктоза та сахароза, що входять до складу овочів, фруктів та меду. Лактоза входить до складу молока. Цукор-рафінад є сполукою фруктози і глюкози.

Глюкоза відіграє центральну роль процесі обміну речовин. Вона є постачальником енергії для таких органів, як головний мозок, нирки, та сприяє виробленню червоних кров'яних тілець.

Людський організм не в змозі робити надто великі запаси глюкози і тому потребує її регулярного поповнення. Але це не означає, що потрібно їсти глюкозу у чистому вигляді. Набагато корисніше вживати її у складі складніших вуглеводних сполук, наприклад, крохмалю, що міститься в овочах, фруктах, зернових. Всі ці продукти, крім того, є справжнім джерелом вітамінів, клітковини, мікроелементів та інших корисних речовин, що допомагають організму боротися з багатьма хворобами. Полісахариди повинні становити більшу частину всіх вуглеводів, що надходять в наш організм.

Найважливіші джерела вуглеводів

Головними джерелами вуглеводів із їжі є: хліб, картопля, макарони, крупи, солодощі. Чистим вуглеводом є цукор. Мед, залежно від свого походження, містить 70-80% глюкози та фруктози.

Для позначення кількості вуглеводів у їжі використовується спеціальна хлібна одиниця.

До вуглеводної групи, крім того, примикають і погано перетравлювані людським організмом клітковина і пектини.

Вуглеводи застосовують як:

Лікарських засобів,

Для виробництва бездимного пороху (піроксиліну),

Вибухових речовин,

Штучні волокна (віскоза).

Величезне значення має целюлоза як джерело отримання етилового спирту

1.Енергетична

Основна функція вуглеводів у тому, що є неодмінним компонентом раціону людини, при розщепленні 1г вуглеводів звільняється 17,8 кДж енергії.

2. Структурна.

Клітинна стінка рослин складається із полісахариду целюлози.

3. Запасаюча.

Крохмаль та глікоген є запасними продуктами у рослин та тварин

Історична довідка

· Вуглеводи використовуються з глибокої давнини - найпершим вуглеводом (точніше сумішшю вуглеводів), з якою познайомилася людина, був мед.

· Батьківщиною цукрової тростини є північно-західна Індія-Бенгалія. Європейці познайомилися з тростинним цукром завдяки походам Олександра Македонського у 327 р. до н.е.

· Крохмаль був відомий ще давнім грекам.

· Буряковий цукор у чистому вигляді був відкритий лише у 1747 р. німецьким хіміком А. Маргграфом

· У 1811 р. російський хімік Кірхгоф вперше отримав глюкозу гідролізом крохмалю

· Вперше правильну емпіричну формулу глюкози запропонував шведський хімік Я. Берцелліус у 1837 р. С6Н12О6

· Синтез вуглеводів з формальдегіду в присутності Са(ОН)2 було здійснено А.М. Бутлеровим у 1861 р.

Висновок

Значення вуглеводів важко переоцінити. Глюкоза є основним енергетичним джерелом в організмі людини, йде на побудову багатьох важливих речовин в організмі - глікогену (енергетичний резерв), входить до складу клітинних мембран, ферментів, глікопротеїдів, гліколіпідів, бере участь у більшості реакцій, що відбуваються в організмі людини. У той же час саме сахароза є основним джерелом глюкози, що надходить у внутрішнє середовище. Містить практично у всіх рослинних продуктах харчування, сахароза забезпечує необхідний приплив енергетичної та незамінної речовини – глюкози.

Організму обов'язково потрібні вуглеводи (понад 56% енергії ми отримуємо за рахунок вуглеводів)

Вуглеводи бувають прості та складні (через будову молекул їх так назвали)

Мінімальна кількість вуглеводів має бути не менше 50-60 г

Тема уроку: «Вуглеводи» для 11 класу гуманітарного спрямування

Цілі:

освітні:

Сформувати в учнів знання про вуглеводи, їх склад та класифікацію. Розглянути залежність хімічних властивостей вуглеводів від будови молекул. Якісні реакції на глюкозу та крохмаль. Дати уявлення про біологічну роль вуглеводів, їх значення в житті людини.

розвиваючі:

Продовжити розвивати в учнів розумові операції: вміння пов'язувати вже наявні знання з набутими, вміння виділяти головне у вивченому матеріалі, узагальнювати вивчений матеріал і робити висновки.

виховні:

Виховання відповідального ставлення до навчання, прагнення творчої, пізнавальної діяльності.

Тип: вивчення нового матеріалу

Вигляд: лекція

Метод : пояснювально-ілюстративний з комп'ютерним супроводом

План проведення заняття

1. Організаційний момент

2. Мотивація заняття

Вуглеводи є важливим джерелом харчування: ми споживаємо зерно, або згодовуємо його тваринам, в організмі яких крохмаль перетворюється на білки та жири. Найбільш гігієнічний одяг виготовлений з целюлози або продуктів на її основі: бавовни та льону, віскозного волокна або ацетатного шовку. Дерев'яні будинки та меблі збудовані з тієї ж целюлози, що утворює деревину. В основі виробництва фото- та кіноплівки все та ж целюлоза. Книги, газети, грошові банкноти – це продукція целюлозно-паперової промисловості. Отже вуглеводи забезпечують нас усім необхідним.

Крім того, вуглеводи беруть участь у побудові складних білків, ферментів, гормонів. Вуглеводами є і такі життєво необхідні речовини, як гепарин (він відіграє найважливішу роль - запобігає зсіданню крові), агар-агар (його отримують з морських водоростей і застосовують у мікробіологічній та кондитерській промисловості).

Єдиним джерелом енергії на Землі (крім ядерної) є енергія Сонця, а єдиним способом його акумулювання для забезпечення життєдіяльності всіх живих організмом є процес фотосинтезу, що протікає в клітинах рослин і призводить до синтезу вуглеводів із води та вуглекислого газу. До речі, саме при цьому перетворенні утворюється кисень, без якого життя на нашій планеті було б неможливим.

План лекції

1. Поняття про вуглеводи. Класифікація вуглеводів.

2. Моносахариди

3. Дисахариди

4. Полісахариди

1. Поняття про вуглеводи. Класифікація вуглеводів.

Вуглеводи- великий клас природних сполук, які відіграють важливу роль у житті людини, тварин та рослин .

Назва «вуглеводи» ці сполуки отримали оскільки склад багатьох їх виражається загальної формулою Сn (H 2 O ) m , тобто. формально є сполуками вуглецю та води. З розвитком хімії вуглеводів виявлені сполуки, склад яких не відповідає наведеній формулі, але мають властивості речовин свого класу (наприклад, дезоксирибозу С 5 Н 10 Про 4). У той же час є речовини, що відповідають загальній формулі вуглеводів, але не виявляють їх властивості (наприклад, спирт інозит С6Н12О6).

Класифікація вуглеводів

Усі вуглеводи можна розділити на дві групи: прості вуглеводи (моносахариди) та складні вуглеводи.

Прості вуглеводи (моносахариди)– це найпростіші вуглеводи, які не гідролізуються з утворенням більш простих вуглеводів.

Складні вуглеводи– це вуглеводи, молекули яких складаються з двох чи більше числа залишків моносахаридів і розкладаються на ці моносахариди при гідролізі.

2. Моносахариди

Моносахариди є сполуками зі змішаними функціями. Вони містять альдегідну чи кетогрупу і кілька гідроксильних груп, тобто. є альдегідоспиртами або кетоноспиртами.

Моносахариди з альдегідною групою називаються альдозами,а з кетогрупою - кетозами.

За кількістю вуглецевих атомів у молекулі моносахариди поділяються на тетрози, пентози, гексозиі т.д.

Найбільше значення серед моносахаридів мають гексози та пентози.

Структура моносахаридів

Для зображення будови моносахаридів використовують проекційні Формули Фішера.У формулах Фішера ланцюг вуглецевих атомів розташовується в один ланцюг. Нумерація ланцюга починається з атома альдегідної групи (у разі альдоз) або з крайнього атома вуглецю, якого ближче розташована кетогрупа (у разі кетоз).

Залежно від просторового розташування атомів Н і ОН-груп у 4-го атома вуглецю у пентоз і 5-го атома вуглецю у гексоз моносахариди відносять до D - або L - ряду.

Моносахарид відносять до D – ряду, якщо ОН-група цих атомів розташовується праворуч від ланцюга.

Майже всі що зустрічаються у природі моносахариды ставляться до D – ряду.

Однак моносахариди можуть існувати також у циклічних формах. Циклічні форми гексоз та пентоз називають відповідно піранозними та фуранозними.

У розчинах моносахаридів встановлюється рухома рівновага між ациклічною та циклічною формами – таутомерія.

Циклічні форми прийнято зображати перспективними формулами Хеуорса.

У циклічних формах моносахаридів утворюється асиметричний атом вуглецю (С-1 у альдоз, С-2 у кетоз). Цей атом вуглецю називається аномерним.Якщо група ОН у аномерного атома розташовується під площиною, то утворюється α-аномер, протилежне розташування призводить до утворення β-аномера.

Фізичні властивості

Безбарвні кристалічні речовини, солодкі на смак, добре розчинні у воді, погано розчинні у спирті. Насолода моносахаридів різна. Наприклад, фруктоза солодша за глюкозу в 3 рази.

(Слайд 8 - 12.)

Хімічні властивості

Хімічні властивості моносахаридів зумовлені особливостями їхньої будови.

Розглянемо хімічні властивості з прикладу глюкози.

1. Реакції за участю альдегідної групи глюкози

а) відновлення (гідрування)з утворенням багатоатомного спирту сорбіту

СН=Про СН 2 ВІН

│ kat , t 0 │

(СНОН) 4 + Н 2 → (СНОН) 4

СН 2 ВІН СН 2 ВІН

б) окислення

реакція «срібного дзеркала»(з аміачним розчином оксиду срібла,t 0 ),

реакція з гідроксидом міді (II ) Cu (OH ) 2 у лужному середовищі,t 0 )

CH=O COOH

│ NH 4 OH, t 0 │

(CHOH ) 4 + Ag 2 O → (CHOH ) 4

CH 2 OH CH 2 OH

Продуктом окислення є глюконова кислота (сіль цієї кислоти – глюконат кальцію – відомий лікарський засіб).

CH = O COOH

│ t 0 │

(CHOH) 4 + 2Cu(OH) 2 → (CHOH) 4 + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

│ блакитний │ цегляно-червоний

CH 2 OH CH 2 OH

Ці реакції є якісними на глюкозу як альдегід.

Під дією сильних окислювачів (наприклад азотної кислоти) утворюється двоосновна глюкарова кислота.

CH = O COOH

│ t 0 │

(CHOH ) 4 + HNO 3 → (CHOH ) 4

CH 2 OH COOH

2. Реакція глюкози за участю гідроксильних груп (тобто властивості глюкози як багатоатомного спирту)

а) взаємодія з Cu (OH ) 2 на холодіз утворенням глюконату міді (II) - якісна реакція на глюкозу як багатоатомний спирт.

3. Бродіння (ферментація) моносахаридів

а) спиртове бродіння

З 6 Н 12 Про 6 → 2С 2 Н 5 ВІН + 2СО 2

б) маслянокисле бродіння

З 6 Н 12 Про 6 → СН 3 ─СН 2 ─СН 2 ─СООН + 2Н 2 + 2СО 2

в) молочнокисле бродіння

З 6 Н 12 Про 6 → 2СН 3 ─ СН ─ СООН

ВІН

Біологічна роль глюкози

D-глюкоза (виноградний цукор) широко поширена у природі: міститься у винограді та інших плодах, у меді. Вона є обов'язковим компонентом крові та тканин тварин та безпосереднім джерелом енергії для клітинних реакцій. Рівень глюкози у крові людини постійний і у межах 0,08-0,11%. У всьому обсязі крові дорослої людини міститься 5-6 г глюкози. Такої кількості достатньо покриття енергетичних витрат організму протягом 15 хв. його життєдіяльності. При деяких патологіях, наприклад, при захворюванні на цукровий діабет, вміст глюкози в крові підвищується, і надлишок її виводиться із сечею. При цьому кількість глюкози у сечі може зрости до 12% проти звичайного – 0,1%.

3. Дисахариди

(Слайд 13.)

Дисахариди –продукти конденсації двох моносахаридів

Найважливіші природні представники: сахароза (тростинний або буряковий цукор), мальтоза (солодовий цукор), лактоза (молочний цукор), целобіоз. Всі вони мають ту ж емпіричну формулу 12 Н 22 Про 11 , тобто. є ізомерами.

Дисахариди – типові цукроподібні вуглеводи; це тверді кристалічні речовини, що мають солодкі смаки.

(Слайд 14-15.)

Будова

1. Молекули дисахаридів можуть містити два залишки одного моносахариду або два залишки різних моносахаридів;

2. Зв'язки, що утворюються між залишками моносахаридів, можуть бути двох типів:

а) у освіті зв'язку беруть участь напівацетальні гідроксили обох молекул моносахаридів. Наприклад, утворення молекули цукрози;

б) в освіті зв'язку беруть участь напівацетальний гідроксил одного моносахариду та спиртовий гідроксил іншого моносахариду. Наприклад, утворення молекул мальтози, лактози та целобіози.

(Слайд 16-17.)

Хімічні властивості дисахаридів

1. Дисахариди, в молекулах яких зберігається напівацетальний гідроксил (мальтоза, лактоза, целобіозу), в розчинах частково перетворюються на відкриті альдегідні форми і вступають у реакції, характерні для альдегідів, зокрема в реакцію «срібного дзеркала» та з гідрокидом міді (II . Такі дисахариди називають відновлюючими.

Дисахариди, в молекулах яких немає напівацетального гідроксилу (цукрозу) не можуть переходити у відкриті карбонільні групи. Такі дисахариди називаються невосстанавливающими(Не відновлюють Cu (OH) 2 і Ag 2 O).

2. Усі дисахариди є багатоатомними спиртами, їм характерні властивості багатоатомних спиртів, вони дають якісну реакцію багатоатомні спирти – реакція з Cu (OH ) 2 на холоду.

3. Усі дисахариди гідролізуються з утворенням моносахаридів:

Н + , t 0

С 12 Н 22 О 11 + Н 2 О → С 6 Н 12 О 6 + С 6 Н 12 О 6

сахароза глюкоза фруктоза

У живих організмах гідроліз йде під впливом ферментів.

4. Полісахариди

(Слайд 18 - 20.)

Полісахариди- Високомолекулярні нецукроподібні вуглеводи, що містять від десяти до сотень тисяч залишків моносахаридів (зазвичай гексоз), пов'язаних глікозидними зв'язками.

Найважливіші природні представники: крохмаль, глікоген, целюлоза. Це природні полімери (ВМС) мономером якого є глюкоза. Їх загальна емпірична формула (З 6 Н 10 5) n .

Крохмаль– аморфний порошок білого кольору, без смаку та запаху, погано розчинний у воді, у гарячій воді утворює колоїдний розчин. Макромолекули крохмалю побудовані з великої кількості залишків α-глюкози, пов'язаних α-1,4-глікозидними зв'язками.

Крохмаль складається з двох фракцій: амілози (20-30%) та амілопектину (70-80%).

Молекули амілози – дуже довгі нерозгалужені ланцюги, що складаються із залишків α-глюкози. Молекули амілопектину на відміну амілози сильно розгалужені.

Хімічні властивості крохмалю:

(Слайд 21.)

1. гідроліз

Н 2 Про ферменти

(З 6 Н 10 5) n → (З 6 Н 10 О 5) m → С 12 Н 22 О 11 → n C 6 H 12 O 6

крохмаль декстрини мальтоза глюкоза

Реакцію перетворення крохмалю на глюкозу при каталітичній дії сірчаної кислоти відкрив у 1811 р. російський учений К. Кірхгоф.

2. Якісна реакція на крохмаль

(З 6 Н 10 5) n + I 2 → комплексне з'єднання синьо-фіолетового кольору.

При нагріванні фарбування зникає (комплекс руйнується), при охолодженні з'являється знову.

Крохмаль – один із продуктів фотосинтезу, головна запасна поживна речовина рослин. Залишки глюкози в молекулах крохмалю з'єднані досить міцно і в той же час під дією ферментів можуть легко відщеплюватися. Щойно виникне потреба у джерелі енергії.

Глікоген– це еквівалент крохмалю, синтезований у тваринному організмі, тобто. це також резервний полісахарид, молекули якого побудовані з великої кількості залишків α-глюкози. Міститься глікоген головним чином у печінці м'язах.

Целюлоза або клітковина

Головна складова частина рослинної клітини, синтезується у рослинах (у деревині до 60% целюлози). Чиста целюлоза – біла волокниста речовина, без смаку та запаху, нерозчинна у воді.

Молекули целюлози – це довгі ланцюги, що складаються із залишків β-глюкози, які з'єднуються за рахунок утворення β-1,4-глікозидних зв'язків.

На відміну від молекул крохмалю целюлоза складається лише з нерозгалужених молекул як ниток, т.к. форма залишків β-глюкози виключає спіралізацію.

Целюлоза перестав бути продуктом харчування і більшості тварин, т.к. в їх організмах немає ферментів, що розщеплюють міцніші β-1,4-глікозидні зв'язки.

(Слайд 22-23.)

Хімічні властивості целюлози:

1. гідроліз

При тривалому нагріванні з мінеральними кислотами або під дією ферментів (у жуйних тварин та кролів) йде ступінчастий гідроліз:

Н 2 Про

(З 6 Н 10 5) n → y (З 6 Н 10 О 5) x → n /2 С 12 Н 22 О 11 → n C 6 H 12 O 6

целюлоза целобіозу β-глюкоза

2. освіта складних ефірів

а) взаємодія з неорганічними кислотами

б) взаємодія з органічними кислотами

3. горіння

(З 6 Н 10 5) n +6nO 2 → 6nCO 2 +5nH 2 O

4. термічне розкладання целюлози без доступу повітря:

t 0

(З 6 Н 10 5) n → деревне вугілля +Н 2 Про +леткі органічні речовини

Будучи складовою частиною деревини, целюлоза використовується в будівельній та столярній справі; як паливо; з деревини одержують папір, картон, етиловий спирт. У вигляді волокнистих матеріалів (бавовна, льон) целюлоза використовується виготовлення тканин, ниток. Ефіри целюлози йдуть виготовлення нітролаків, пластмас, медичного колодію, штучного волокна.

24.02.2015 26958

живлення

Що таке вуглеводи?

• Що таке вуглеводи?
• Які джерела вуглеводів "правильні" і як їх включати до свого раціону?
• Що таке глікемічний індекс?
• Як відбувається розщеплення вуглеводів?
• Чи дійсно вони після переробки перетворюються на жировий прошарок на тілі?

Починаємо з теорії

Вуглеводи (їх ще називають сахаридами) являють собою органічні сполуки природного походження, які здебільшого зустрічаються у світі рослинному. Утворюються вони в рослинах у процесі фотосинтезу та зустрічаються практично в будь-якій рослинній їжі. До складу вуглеводів входить вуглець, кисень та водень. В організм людини вуглеводи надходять в основному з їжею (містяться у крупах, фруктах, овочах, бобових та інших продуктах), також виробляються з деяких кислот і жирів.

Вуглеводи є не лише головним джерелом енергії людини, але виконують і низку інших функцій:

Звичайно, якщо розглядати вуглеводи виключно з точки зору нарощування м'язової маси, то вони виступають як доступне джерело енергії. В цілому ж, в організмі енергетичний запас міститься в жирових депо (порядку 80%), у білкових – 18%, а на вуглеводи припадає лише 2%.

Важливо: вуглеводи накопичуються в організмі людини у поєднанні з водою (1г вуглеводів вимагає 4г води). А ось жировим відкладенням вода не потрібна, тому накопичувати їх простіше, а після - використовувати як резервне джерело енергії.

Всі вуглеводи можна розділити на два види (див. зображення): прості (моносахариди та дисахариди) та складні (олігосахариди, полісахариди, клітковина).

Моносахариди (прості вуглеводи)

Вони міститься одна цукрова група, наприклад: глюкоза, фруктора, галактоза. А тепер про кожну докладніше.

Глюкоза- є основним «паливом» людського організму та постачає енергію до головного мозку. Також вона бере участь у процесі утворення глікогену, а для нормального функціонування еритроцитів необхідно близько 40 г глюкози на добу. Разом з їжею людина споживає близько 18г, а добова доза становить 140г (необхідно правильної роботи центральної нервової системи).

Виникає закономірне питання, звідки тоді організм черпає потрібну кількість глюкози для своєї роботи? Про все по порядку. У людському організмі все продумано до дрібниць, а запаси глюкози зберігаються як сполук глікогену. І тільки тіло вимагає «дозаправки», частина молекул розщеплюється і використовується.

Рівень глюкози в крові – величина відносно постійна та регулюється спеціальним гормоном (інсуліном). Щойно людина споживає багато вуглеводів, а рівень глюкози різко зростає, бере на роботу інсулін, який знижує кількість необхідного рівня. І можете не перейматися порцією з'їдених вуглеводів, в кров надходитиме рівно стільки, скільки вимагає організм (за рахунок роботи інсуліну).

Багаті глюкозою такі продукти, як:

• Виноград – 7.8%;
• Вишня та черешня - 5.5%;
• Малина – 3.9%;
• Гарбуз – 2.6%;
• Морква – 2.5%.

Важливо: насолода глюкози досягає позначки 74 одиниці, а сахарози - 100 одиниць.

Фруктоза є цукром природного походження, який міститься в овочах і фруктах. Але важливо пам'ятати, що вживання фруктози у великих кількостях не тільки не приносить користі, але й завдає шкоди. Величезні порції фруктози потрапляють у кишечник та викликають підвищену секрецію інсуліну. А якщо зараз ви не займаєтеся активними фізичними навантаженнями, то вся глюкоза зберігається у вигляді жирових відкладень. Головними джерелами фруктози є такі продукти, як:

• Виноград та яблука;
• Дині та груші;

Фруктоза набагато солодша за глюкозу (у 2.5 рази), але незважаючи на це, вона не руйнує зуби і не викликає карієс. Галактоза у вільному вигляді практично ніде не зустрічається, а найчастіше є компонентом молочного цукру, що називається лактозою.

Дисахариди (прості вуглеводи)

До складу дисахаридів завжди входять прості цукри (у кількості 2х молекул) і одна молекула глюкози (сахароза, мальтоза, лактоза). Давайте розглянемо докладніше кожну з них.

Сахароза складається з молекул фруктози та глюкози. Найчастіше вона зустрічається у побуті у вигляді звичайного цукру, який ми використовуємо під час приготування і просто кладемо в чай. Так ось саме цей цукор і відкладається в прошарок підшкірного жиру, тому не варто захоплюватися зі споживаною кількістю, навіть у чаї. Основними джерелами сахарози є цукор і буряк, сливи та варення, морозиво та мед.

Мальтоза є сполукою 2х молекул глюкози, які у великій кількості містяться в таких продуктах, як: пиво, молодий, мед, патока, будь-які кондитерські вироби. Лактоза ж в основному міститься в молочних продуктах, а в кишечнику розщеплюється і перетворюється на галактозу і глюкозу. Найбільше лактози міститься у молоці, сирі, кефірі.

Ось ми й розібралися із простими вуглеводами, саме час переходити до складних.

Складні вуглеводи

Усі складні вуглеводи можна розділити на дві категорії:

• Ті, що засвоюються (крохмаль);
• Ті, що не засвоюються (клітковина).

Крохмаль є основним джерелом вуглеводів, що лежить в основі піраміди харчування. Найбільше його міститься у зернових культурах, у бобових та картоплі. Головні джерела крохмалю – це гречана, вівсяна, перлова крупа, а також сочевиця та горох.

Важливо: використовуйте у своєму раціоні запечену картоплю, в якій міститься велика кількість калію та інших мінералів. Це особливо важливо, оскільки під час варіння молекули крохмалю набухають та зменшують корисну цінність продукту. Тобто, спочатку продукт може містити 70%, а після варіння може і 20% не залишитися.

Клітковина відіграє дуже важливу роль у роботі людського організму. З її допомогою нормалізується робота кишечника та всього шлунково-кишкового тракту в цілому. Також вона створює необхідне живильне середовище для розвитку важливих мікроорганізмів у кишечнику. Організм практично не перетравлює клітковину, проте забезпечує відчуття швидкого насичення. Овочі, фрукти та хліб грубого помелу (у яких великий вміст клітковини) використовуються для профілактики ожиріння (оскільки швидко викликають почуття ситості).

А тепер перейдемо до інших процесів, пов'язаних із вуглеводами.

Як організм накопичує вуглеводи

Запаси вуглеводів у людському організмі розташовані у м'язах (знаходиться 2/3 від загальної кількості), а решта – у печінці. Усього запасу вистачає лише на 12-18 годин. І якщо не поповнити запаси, то організм починає відчувати нестачу, і синтезує необхідні речовини з білків і проміжних продуктів обміну. В результаті запаси глікогену в печінці можуть суттєво виснажитися, що спричинить відкладення жирів у її клітинах.

По помилці багато хто худне для більш «ефективного» результату суттєво урізує кількість вуглеводів, які споживаються, сподіваючись, що організм витрачатиме запаси жиру. Насправді ж, першими «у витрату» йдуть білки, і лише потім жирові відкладення. Важливо пам'ятати про те, що велика кількість вуглеводів призведе до швидкого набору маси тільки в тому випадку, якщо вони надходять до організму великими порціями (а також мають бути швидко засвоюваними).

Метаболізм вуглеводів

Метаболізм вуглеводів залежить від того, скільки глюкози знаходиться в кровоносній системі та ділиться на три типи процесів:

• Гліколіз - розщеплюється глюкоза, а також інші цукри, після чого виробляється необхідна кількість енергії;
• Глікогенез - синтезується глікоген та глюкоза;
• Гліконеогенез – у процес розщеплення гліцерину, амінокислот та молочної кислоти у печінці та нирках утворюється необхідна глюкоза.

Рано-вранці (після пробудження) запаси глюкози в крові різко падають з простої причини - відсутність підживлення у вигляді фруктів, овочів та інших продуктів, що містять глюкозу. Організм підживлюється і власними силами, 75% яких здійснюється у процесі гліколізу, а 25% посідає гліконеогенез. Тобто виходить, що ранковий час вважається оптимальним для того, щоб використовувати як джерело енергії наявні запаси жиру. А ще додати до цього легкі кардіонавантаження, то можна позбавитися кількох зайвих кілограмів.

Тепер ми нарешті-те переходимо до практичної частини питання, а саме: які вуглеводи корисні для атлетів, а також у яких оптимальних кількостях їх потрібно споживати.

Вуглеводи та бодібілдинг: хто, що, скільки

Пару слів про глікемічний індекс

Якщо вести мову про вуглеводи, не можна не згадати такий термін, як «глікемічний індекс» - тобто швидкість, на яку засвоюються вуглеводи. Він показник того, з якою швидкістю той чи інший продукт здатний збільшити кількість глюкози в крові. Найбільший глікемічний індекс дорівнює 100 і відноситься до самої глюкози. Організм після споживання їжі з великим глікемічним індексом, починає запасати калорії і відкладає жирові відкладення під шкірою. Отже, всі продукти з високими показниками ГІ - вірні супутники того, щоб стрімко набирати зайві кілограми.

Продукти з низьким показником ГІ - джерело вуглеводів, який тривалий час, постійно і рівномірно підживлює організм і забезпечує планомірне надходження глюкози в кров. З їхньою допомогою можна максимально правильно налаштувати організм на тривале відчуття ситості, а також підготувати тіло до активних фізичних навантажень у залі. Існують навіть спеціальні таблиці продуктів харчування, у яких вказано глікемічний індекс (див. зображення).

Потреба організму у вуглеводах та правильні джерела

Ось і настав момент, коли ми розберемося, скільки вуглеводів потрібно споживати в грамах. Логічно припустити, що заняття бодібілдингом - дуже затратний у плані енергії процес. Тому якщо ви хочете, щоб якість тренувань не страждала, потрібно забезпечувати свій організм достатньою кількістю «повільних» вуглеводів (близько 60-65%).

• Тривалість тренування;
• Інтенсивність навантаження;
• Швидкість метаболізму в організмі.

Важливо пам'ятати, що опускатися нижче за планку в 100г на добу не потрібно, а також мати ще в запасі 25-30г, які припадають на клітковину.

Пам'ятайте і про те, що звичайна людина на добу споживає близько 250-300 г вуглеводів. Для тих, хто займається в залі з обтяженнями, добова норма збільшується і доходить до 450-550г. Але їх ще потрібно правильно вжити, та й у потрібний час (у першій половині дня). Чому слід робити саме так? Схема проста: у першій половині дня (після сну) організм накопичує вуглеводи у тому, щоб «підживити» ними своє тіло (що потрібно м'язового глікогену). Час, що залишився (після 12 годин), вуглеводи спокійно відкладаються у вигляді жирового прошарку. Тож дотримуйтесь правила: вранці більше, увечері – менше. Після тренувань важливо дотримуватись правил білково-вуглеводного вікна.

Важливо: білково-вуглеводне вікно - нетривалий відрізок часу, протягом якого людський організм стає здатним засвоїти підвищену кількість нутрієнтів (витрачаються на відновлення запасів енергії та м'язів).

Вже стало зрозуміло, що організму необхідно постійно отримувати підживлення як «правильних» вуглеводів. А щоб розібратися з кількісними значеннями, розглянемо наведену нижче таблицю.

У поняття «правильних» вуглеводів входять ті речовини, що мають високу біологічну цінність (кількість вуглеводів/100 г продукту) і низький глікемічний індекс. До них входять такі продукти, як:

• Печену або відварену в шкірці картопля;
• Різні каші (вівсяна, перлова, гречана, пшенична);
• Хлібобулочні вироби з борошна грубого помелу та з висівками;
• Макаронні вироби (з твердих сортів пшениці);
• Фрукти, у яких низький вміст фруктози та глюкози (грейпфрути, яблука, помело);
• Овочі волокнисті та крохмалисті (ріпа та морква, гарбуз та кабачки).

Саме такі продукти повинні обов'язково бути присутніми у вашому раціоні.

Ідеальний час, щоб споживати вуглеводи

Найкращий час для вживання дози вуглеводів є:

• Час після ранкового сну;
• До тренування;
• Після тренування;
• Під час тренування.

Причому кожен із періодів важливий і серед них немає більш-менш відповідного. Також вранці, крім корисних та повільних вуглеводів, можна з'їсти що-небудь солодке (невелика кількість швидких вуглеводів).

Перед тим, як вирушити на тренування (за 2-3 години), потрібно підживити організм вуглеводами із середніми показниками глікемічного індексу. Наприклад, з'їсти макарони чи кукурудзяну/рисову кашу. Це забезпечить необхідний запас енергії для м'язів та мозку.

Під час занять можна використовувати проміжне харчування, тобто вживати напої з вмістом вуглеводів (кожний 20 хвилин по 200мл). Від цього буде подвійна користь:

• Заповнення запасів рідини в організмі;
• Поповнення м'язового депо глікогену.

Після тренування краще прийняти насичений білково-вуглеводний коктейль, а через 1-1.5 години після завершення тренінгу щільно поїсти. Найкраще для цього підійде гречана або перлова каша або картопля.

Тепер саме час поговорити у тому, яку роль грають вуглеводи у процесі нарощування м'язової маси.

Чи допомагають вуглеводи нарощувати м'язи?

Прийнято вважати, що тільки білки є будівельним матеріалом для м'язів і їх потрібно споживати для того, щоб нарощувати м'язову масу. Насправді ж це не зовсім так. Більше того, вуглеводи не лише допомагають у нарощуванні м'язів, вони можуть допомогти у боротьбі із зайвими кілограмами. Але все це можливе лише в тому випадку, якщо їх правильно споживати.

ВажливоДля того, щоб у тілі з'явилося 0.5 кг м'язів, потрібно спалити 2500 калорій Звичайно, що білки такої кількості забезпечити не можуть, тому на допомогу якраз і приходять вуглеводи. Вони надають необхідну енергію організму та захищають білки від руйнувань, дозволяючи їм виступати як будівельний матеріал для м'язів. Також вуглеводи сприяють швидкому спалюванню жиру. Виходить це за рахунок того, що достатньо вуглеводів сприяє витраті жирових клітин, які постійно спалюються в процесі навантаження.

Потрібно пам'ятати і про те, що залежно від рівня натренованості атлета, його м'язи можуть зберігати більший запас глікогену. Щоб нарощувати м'язову масу потрібно приймати по 7г вуглеводів на кожен кілограм тіла. Не забувайте і про те, якщо ви стали приймати більшу кількість вуглеводів, інтенсивність навантаження потрібно також збільшувати.

Щоб ви вже повністю розібралися з усіма характеристиками нутрієнтів та зрозуміли, чого і скільки потрібно споживати (залежно від віку, фізичної активності та статі), уважно вивчіть наведену нижче таблицю.

• Група 1 – переважно розумова/сидяча робота.
• Група 2 - сфера обслуговування/активна сидяча робота.
• Група 3 – робота середньої тяжкості – слюсарі, верстатники.
• Група 4 – важка робота – будівельники, нафтовики, металурги.
• Група 5 – дуже важка робота – шахтарі, сталевари, вантажники, спортсмени у змагальний період.

А тепер підсумки

Щоб ефективність тренувань завжди була на висоті, а у вас було багато сил та енергії для цього, важливо дотримуватись певних правил:

• Раціон на 65-70% повинен складатися з вуглеводів, причому вони мають бути "правильними" з низьким показником глікемічного індексу;
• Перед тренуванням потрібно споживати продукти із середніми показниками ГІ, після занять – із низьким ГІ;
• Сніданок має бути максимально щільним, а в першій половині дня потрібно з'їдати більшу частину добової дози вуглеводів;
• Купуючи продукти, звіряйтеся з таблицею глікемічного індексу та вибирайте ті, що мають середні та низькі показники ГІ;
• Якщо хочеться з'їсти продукти з високими показниками ГІ (мед, варення, цукор), краще робити вранці;
• Включіть до свого раціону більше каш і регулярно їх вживайте;
• Запам'ятайте, вуглеводи - помічники білків у процесі нарощування м'язової маси, тому якщо відчутного результату довго немає, потрібно переглядати свій раціон і кількість вуглеводів, що споживаються;
• Їжте не солодкі фрукти та клітковину;
• Пам'ятайте про хліб з борошна грубого помелу, а також про запечену в шкірці картоплю;
• Постійно поповнюйте запас знань про здоров'я та бодібілдінг.

Якщо дотримуватись цих простих правил, то енергії у вас помітно додасться, а результативність тренувань зросте.

Замість ув'язнення

Як результат хочеться сказати, що підходити до тренувань потрібно осмислено і зі знанням справи. Тобто потрібно запам'ятовувати не лише які вправи, як їх робити і по скільки підходів. Але також приділяти увагу харчуванню, пам'ятати про білки, жири, вуглеводи та воду. Адже саме сукупність правильних тренувань та якісне харчування дозволить швидше досягти наміченої мети – гарне атлетичне тіло. Продукти мають бути не просто набором, а засобом досягнення необхідного результату. Тож думайте не лише у залі, а й під час харчування.

Автор статті:

Сподобалось? - Розкажи друзям!

Реакції глюкози за спиртовими групами

Глюкоза взаємодіє з карбоновими кислотами чи їх ангідридами з утворенням складних ефірів. Наприклад, з ангідридом оцтової кислоти:

Як багатоатомний спирт глюкоза реагує з гідроксидом міді(II) з утворенням яскраво-синього розчину глікозиду міді(II):

Реакції глюкози за альдегідною групою

Реакція «срібного дзеркала»:

Окислення глюкози гідроксидом міді(II) при нагріванні в лужному середовищі:

При дії бромної води глюкоза також окислюється в глюконову кислоту.

Окислення глюкози азотною кислотою призводить до двоосновної цукрової кислоти:

Відновлення глюкози в шестиатомний спирт сорбіт:

Cорбіт міститься у багатьох ягодах та фруктах.

Три види бродіння глюкози
під дією різних ферментів

Спиртове бродіння:

Молочнокисле бродіння:

Маслянокисле бродіння:

Реакції дисахаридів

Гідроліз сахарози в присутності мінеральних кислот (Н 2 SO 4 НСl Н 2 СО 3):

Окислення мальтози (дисахарида, що відновлює), наприклад реакція «срібного дзеркала»:

Реакції полісахаридів

Гідроліз крохмалю у присутності кислот чи ферментів може протікати східчасто. У різних умовах можна виділити різні продукти – декстрини, мальтозу чи глюкозу:

Крохмаль дає синє забарвлення з водним розчином йоду. При нагріванні фарбування зникає, а при охолодженні з'являється знову. Йодкрохмальна реакція є якісною реакцією крохмалю. Вважають, що йодистий крохмаль є сполукою включення-впровадження йоду у внутрішні канальці молекул крохмалю.

Гідроліз целюлози у присутності кислот:

Нітрування целюлози концентрованою азотною кислотою у присутності концентрованої сірчаної кислоти. З трьох можливих нітроефірів (моно-, ди- та тринітроефірів) целюлози в залежності від кількості азотної кислоти та температури проведення реакції утворюється переважно один з них. Наприклад, утворення тринітроцелюлози:

Тринітроцелюлозу, звану піроксилином, застосовують у виробництві бездимного пороху.

Ацетилювання целюлози реакцією з оцтовим ангідридом у присутності оцтової та сірчаної кислот:

З тріацетилцелюлози отримують штучне волокно. ацетатне.

Целюлоза розчиняється у мідноаміачному реактиві – розчині (OH) 2 у концентрованому аміаку. При підкисленні такого розчину у спеціальних умовах одержують целюлозу у вигляді ниток.
Це – мідноаміачне волокно.

При дії на целюлозу лугу і потім сірковуглецю утворюється ксантогенат целюлози:

З лужного розчину такого ксантогенату одержують целюлозне волокно. віскозна.

Вуглеводи (цукор а , сахариди) - органічні речовини, що містять карбонільну групу та кілька гідроксильних груп. Назва класу сполук походить від слів «гідрати вуглецю», вона була вперше запропонована К. Шмідтом у 1844 році. Поява такої назви пов'язана з тим, що перші з відомих вуглеводів науці описувалися брутто-формулою C x (H 2 O) y , формально будучи сполуками вуглецю і води.

Усі вуглеводи складаються з окремих «одиниць», якими є сахариди. За здатністю гідролізу на мономери вуглеводи діляться на дві групи: прості і складні. Вуглеводи, що містять одну одиницю, називаються моносахариди, дві одиниці - дисахариди, від двох до десяти одиниць - олігосахариди, а більше десяти - полісахариди. Звичайні моносахариди являють собою поліокси-альдегіди (альдози) або півпоксикетони (кетози) з лінійним ланцюгом атомів вуглецю (m = 3-9), кожен з яких (крім карбонільного вуглецю) пов'язаний із гідроксильною групою. Найпростіший моносахарид - гліцериновий альдегід - містить один асиметричний атом вуглецю і відомий у вигляді двох оптичних антиподів (D і L). Моносахариди швидко підвищують вміст цукру в крові, і мають високий глікемічний індекс, тому їх ще називають швидкими вуглеводами. Вони легко розчиняються у воді та синтезуються у зелених рослинах. Вуглеводи, що складаються з 3 або більше одиниць, називаються складними. Продукти, багаті на повільні вуглеводи поступово підвищують вміст глюкози і мають низький глікемічний індекс, тому їх ще називають повільними вуглеводами. Складні вуглеводи є продуктами поліконденсації простих цукрів (моносахаридів) і, на відміну від простих, у процесі гідролітичного розщеплення здатні розпадатися на мономери з утворенням сотні і тисячі молекул моносахаридів.

У живих організмах вуглеводи виконують такі функції:

1. Структурна та опорна функції. Вуглеводи беруть участь у побудові різних опорних структур. Так целюлоза є основним структурним компонентом клітинних стінок рослин, хітин виконує аналогічну функцію у грибів, а також забезпечує жорсткість екзоскелета членистоногих.

2. Захисна роль рослин. Деякі рослини мають захисні утворення (шипи, колючки та ін.), що складаються з клітинних стінок мертвих клітин.

3. Пластична функція. Вуглеводи входять до складу складних молекул (наприклад, пентози (рибоза та дезоксирибоза) беруть участь у побудові АТФ, ДНК та РНК).

4. Енергетична функція. Вуглеводи служать джерелом енергії: при окисленні 1 г вуглеводів виділяються 4,1 ккал енергії і 0,4 г води.

5. Запасна функція. Вуглеводи виступають як запасні поживні речовини: глікоген у тварин, крохмаль і інулін - у рослин.

6. Осмотична функція. Вуглеводи беруть участь у регуляції осмотичного тиску в організмі. Так, у крові міститься 100-110 мг/% глюкози, від концентрації глюкози залежить осмотичний тиск крові.

7. Рецепторна функція. Олігосахариди входять до складу частини багатьох клітинних рецепторів або молекул-лігандів, що сприймає.

18. Моносахариди: тріози, тетрози, пентози, гексози. Будова, відкриті та циклічні форми. Оптична ізомерія. Хімічні властивості глюкози, фруктози. Якісні реакції на глюкозу.

Моносахариди(від грецької monos- єдиний, sacchar- цукор) - найпростіші вуглеводи, що не гідролізуються з утворенням більш простих вуглеводів - зазвичай являють собою безбарвні, легко розчинні у воді, погано - в спирті і зовсім нерозчинні в ефірі, тверді прозорі органічні сполуки, одна з основних груп вуглеводів, найпростіша форма цукру . Водні розчини мають нейтральну pH. Деякі моносахариди мають солодкий смак. Моносахариди містять карбонільну (альдегідну або кетонну) групу, тому їх можна розглядати як похідні багатоатомних спиртів. Моносахарид, у якого карбонільна група розташована в кінці ланцюга, являє собою альдегід і називається альдоза. При будь-якому іншому положенні карбонільної групи моносахарид є кетоном і називається кетоза. Залежно від довжини вуглецевого ланцюга (від трьох до десяти атомів) розрізняють тріози, тетрози, пентози, гексози, гептозиі так далі. Серед них найбільшого поширення в природі набули пентози та гексози. Моносахариди - стандартні блоки, з яких синтезуються дисахариди, олігосахариди та полісахариди.

У природі у вільному вигляді найбільш поширена D-глюкоза (виноградний цукор або декстроза, C 6 H 12 O 6) - шестиатомний цукор ( гексоза), структурна одиниця (мономер) багатьох полісахаридів (полімерів) - дисахаридів: (мальтози, сахарози та лактози) та полісахаридів (целюлоза, крохмаль). Інші моносахариди, переважно, відомі як компоненти ді-, олиго- чи полісахаридів і у вільному стані зустрічаються рідко. Природні полісахариди служать основними джерелами моносахаридів.

Якісна реакція:

Приллємо до розчину глюкози кілька крапель розчину сульфату міді (II) та розчин лугу. Осаду гідроксиду міді не утворюється. Розчин забарвлюється у яскраво-синій колір. В даному випадку глюкоза розчиняє гідроксид міді (II) і поводиться як багатоатомний спирт, утворюючи комплексну сполуку.
Нагріємо розчин. У умовах реакція з гідроксидом міді (II) демонструє відновлювальні властивості глюкози. Колір розчину починає змінюватись. Спочатку утворюється жовтий осад Cu 2 O, який з часом утворює більші кристали CuO червоного кольору. Глюкоза у своїй окислюється до глюконової кислоти.

2HOСН 2 -(СНOH) 4)-СН=O + Cu(OH) 2 2HOСН 2 -(СНOH) 4)-СOOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O

19. Олігосахариди: будова, властивості. Дисахариди: мальтоза, лактоза, целобіоз, сахароза. Біологічна роль.

Основна маса олігосахаридівпредставлена ​​дисахаридами, серед яких важливу роль для організму тварин відіграють сахароза, мальтоза та лактоза. Дисахарид целобіозу має важливе значення для життя рослин.
Дисахариди (біози) при гідролізі утворюють два однакові або різні моносахариди. Для встановлення їхньої будівлі необхідно знати, з яких моноз побудований дисахарид; у якій формі, фуранозної або піранозної, знаходиться моносахарид у дисахариді; за участю яких гідроксилів пов'язані дві молекули простого цукру.
Дисахарид можна розділити на дві групи: не відновлюючі і відновлювальні цукру.
До першої групи належить трегалозу (грибний цукор). До таутомерії вона нездатна: ефірний зв'язок між двома залишками глюкози утворений за участю обох глюкозидних гідроксилів.
До другої групи відноситься мальтоза (солодовий цукор). Вона здатна до таутомерії, так як для утворення ефірного зв'язку використаний тільки один із глюкозидних гідроксилів і, отже, містить у прихованій формі альдегідну групу. Відновлюючий дисахарид здатний до мутаротації. Він реагує з реактивами на карбонільну групу (аналогічно глюкозі), відновлюється в багатоатомний спирт, окислюється в кислоту
Гідроксильні групи дисахаридів вступають у реакції алкілування та ацилювання.
Сахароза(Буряковий, очеретяний цукор). Дуже поширений у природі. Виходить із цукрових буряків (вміст до 28% від сухої речовини) та цукрової тростини. Є цукром, що не відновлює, так як і кисневий місток утворений за участю обох глікозидних гідроксильних груп.

Мальтоза(Від англ. malt- солод) - солодовий цукор, природний дисахарид, що складається з двох залишків глюкози; міститься у великих кількостях у пророслих зернах (солоді) ячменю, жита та інших зернових; виявлений також у томатах, у пилку та нектарі ряду рослин. Мальтоза легко засвоюється організмом людини. Розщеплення мальтози до двох залишків глюкози відбувається в результаті дії ферменту a-глюкозидази, або мальтази, яка міститься в травних соках тварин і людини, у пророслому зерні, у пліснявих грибах та дріжджах.

Целлобіоза- 4-(β-глюкозидо)-глюкоза, дисахарид, що складається з двох залишків глюкози, з'єднаних β-глюкозидним зв'язком; основна структурна одиниця целюлози Целлобіоз утворюється при ферментативному гідролізі целюлози бактеріями, що живуть у шлунково-кишковому тракті жуйних тварин. Потім целобіоз розщеплюється бактеріальним ферментом β-глюкозидазою (целобіазою) до глюкози, що забезпечує засвоєння жуйними целюлозної частини біомаси.

Лактоза(молочний цукор) С12Н22О11 - вуглевод групи дисахаридів, що міститься в молоці. Молекула лактози складається із залишків молекул глюкози та галактози. Застосовують для приготування живильних середовищ, наприклад, при виробництві пеніциліну. Використовують як допоміжну речовину (наповнювач) у фармацевтичній промисловості. З лактози отримують лактулозу – цінний препарат для лікування кишкових розладів, наприклад, запору.

20. Гомополісахариди: крохмаль, глікоген, целюлоза, декстрини. Будова, властивості. Біологічна роль. Якісна реакція на крохмаль.

Гомополісахариди ( глікани ), що складаються із залишків одного моносахариду, можуть бути гексозами або пентозами, тобто як мономер може бути використана гексоза або пентоза. Залежно від хімічної природи полісахариду розрізняють глюкани (з залишків глюкози), маннани (з маннози), галактани (з галактози) та інші подібні сполуки. До групи гомополісахаридів належать органічні сполуки рослинної (крохмаль, целюлоза, пектинові речовини), тварини (глікоген, хітин) та бактеріальної ( декстрани) походження .

Полісахариди необхідні для життєдіяльності тварин та рослинних організмів. Це один із основних джерел енергії організму, що утворюється в результаті обміну речовин. Полісахариди беруть участь у імунних процесах, забезпечують зчеплення клітин у тканинах, є основною масою органічної речовини у біосфері.

Крохмаль (C 6 H 10 O 5) n - суміш двох гомополісахаридів: лінійного - амілози та розгалуженого - амілопектину, мономером яких є альфа-глюкоза. Біла аморфна речовина, не розчинна в холодній воді, здатна до набухання і частково розчинна в гарячій воді. Молекулярна маса 105-107 Дальтон. Крохмаль, синтезований різними рослинами в хлоропластах, під впливом світла при фотосинтезі, трохи відрізняється структурою зерен, ступеня полімеризації молекул, будовою полімерних ланцюгів і фізико-хімічним властивостям. Як правило, вміст амілози в крохмалі становить 10-30%, амілопектину - 70-90%. Молекула амілози містить у середньому близько 1000 залишків глюкози, пов'язаних між собою альфа-1,4 зв'язками. Окремі лінійні ділянки молекули амілопектину складаються з 20-30 таких одиниць, а в точках розгалуження амілопектину залишки глюкози пов'язані міжланцюжковими альфа-1,6-зв'язками. При частковому кислотному гідролізі крохмалю утворюються полісахариди меншою мірою полімеризації - декстрини ( C 6 H 10 O 5) p, а при повному гідролізі - глюкоза.

Глікоген (C 6 H 10 O 5) n - полісахарид, побудований з залишків альфа-D-глюкози - головний резервний полісахарид вищих тварин і людини, міститься у вигляді гранул у цитоплазмі клітин практично у всіх органах і тканинах, однак, найбільша його кількість накопичується в м'язах та печінці. Молекула глікогену побудована з поліглюкозидних ланцюгів, що гілкуються, в лінійній послідовності яких, залишки глюкози з'єднані за допомогою альфа-1,4-зв'язками, а в точках розгалуження міжланцюжковими альфа-1,6-зв'язками. Емпірична формула глікогену ідентична формулі крохмалю. За хімічною будовою глікоген близький до амілопектину з більш вираженою розгалуженістю ланцюгів, тому іноді називається неточним терміном «крохмаль тварин». Молекулярна маса 105-108 Дальтон і вище. В організмах тварин є структурним та функціональним аналогом полісахариду рослин - крохмалю. Глікоген утворює енергетичний резерв, який при необхідності заповнити раптовий недолік глюкози може бути швидко мобілізований - сильне розгалуження його молекули веде до наявності великої кількості кінцевих залишків, що забезпечують можливість швидкого відщеплення потрібної кількості молекул глюкози. На відміну від запасу тригліцеридів (жирів), запас глікогену не настільки ємний (в калоріях на грам). Тільки глікоген, запасений у клітинах печінки (гепатоцитах) може бути перероблений у глюкозу для харчування всього організму, при цьому гепатоцити здатні накопичувати до 8 відсотків своєї ваги у вигляді глікогену, що є максимальною концентрацією серед усіх видів клітин. Загальна маса глікогену в печінці дорослих може досягати 100-120 г. У м'язах глікоген розщеплюється на глюкозу виключно для локального споживання та накопичується в набагато менших концентраціях (не більше 1 % від загальної маси м'язів), проте загальний запас у м'язах може перевищувати запас, накопичений у гепатоцитах.

Целюлоза(Клітковина) - найбільш поширений структурний полісахарид рослинного світу, що складається з залишків альфа-глюкози, представлених в бета-піранозна формі. Таким чином, в молекулі бета-глюкопіранозні целюлози мономерні одиниці лінійно з'єднані між собою бета-1,4-зв'язками. При частковому гідроліз целюлози утворюється дисахарид целобіозу, а при повному - D-глюкоза. У шлунково-кишковому тракті людини целюлоза не перетравлюється, тому що набір травних ферментів не містить бета-глюкозидазу. Тим не менш, наявність оптимальної кількості рослинної клітковини в їжі сприяє нормальному формуванню калових мас. Маючи велику механічну міцність, целюлоза виконує роль опорного матеріалу рослин, наприклад, у складі деревини її частка варіює від 50 до 70 %, а бавовна є практично стовідсотковою целюлозою.

Якісна реакція на крохмаль проводиться зі спиртовим розчином йоду. При взаємодії з йодом крохмаль утворює комплексне поєднання синьо-фіолетового кольору.