(C 6 H 10 O 5) n

(n varion nga 100 në disa mijëra)

Përfaqësuesit kryesorë

Celuloza, niseshte, glikogjen

Struktura e celulozës

Celuloza (fibra) është polisakaridi më i zakonshëm. Druri është rreth 50% celulozë, ndërsa pambuku dhe liri janë pothuajse celulozë të pastër.

Makromolekulat e celulozës përbëhen nga një numër i madh (nga disa qindra në 10-14 mijë) mbetje β-glukoze të lidhura (me lidhje β-1,4-glikozidike. Një fragment biozil i celulozës:

Njësia strukturore e celulozës:

Vetitë kimike të celulozës

1. Hidroliza (në një mjedis acid)

2. Formimi i estereve komplekse

(Trintrati i celulozës është baza e pluhurit pa tym.)

(Triacetat celulozë - lëndë e parë për prodhimin e fibrave acetate)

3. Djegia

(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2 → 6nCO 2 + 5nH 2 O

Struktura e niseshtës

Niseshteja është një polisaharid bimor i përbërë nga dy fraksione: amilopektina dhe amiloza.

Makromolekulat e amilozës kanë një strukturë lineare dhe përbëhen nga një numër i madh mbetjesh α-glukozë të lidhura me lidhje α-1,4-glikozidike. Pesha molekulare e amilozës varion nga 150 mijë deri në 500 mijë.

Fragmenti biologjik i amilozës:

Makromolekulat e amilopektinës janë shumë të degëzuara dhe përbëhen nga fragmente amilozë (rreth 20 mbetje monosakaride) të lidhura me lidhje α-1,6-glikozidike. Pesha molekulare 10 6 -10 9 .

Fragmenti i makromolekulës së amilopektinës:

Vetitë kimike të niseshtës

1. Hidroliza (acidike ose enzimatike)

2. Reagimi cilësor ndaj niseshtës

(C 6 H 10 O 5) n + I 2 → Kompleksi adsorbues i amilozës me jod blu.

Glikogjeni

Ky është një polisaharid i kafshëve që ka një strukturë të ngjashme me amilopektinën, por ndryshon prej saj në degëzimin më të madh të zinxhirit, si dhe një peshë molekulare më të madhe.

Polisakaridet janë komponime me peshë të lartë molekulare që përmbajnë qindra e mijëra mbetje monosakaride. E zakonshme për strukturën e polisaharideve është se mbetjet e monosakarideve janë të lidhura nga hidroksili hemiacetal i njërës molekulë dhe hidroksili i alkoolit i tjetrës, etj. Çdo mbetje monosakaride është e lidhur me mbetjet fqinje me anë të lidhjeve glikozidike.

Poliglikozidet mund të përmbajnë zinxhirë të degëzuar dhe të drejtë. Mbetjet e monosakarideve që përbëjnë molekulën mund të jenë të njëjta ose të ndryshme. Vlera më e lartë nga polisaharidet më të larta, ato kanë niseshte, glikogjen (niseshte shtazore), fibra (ose celulozë). Të tre këta polisaharide përbëhen nga molekula glukoze të lidhura me njëra-tjetrën në mënyra të ndryshme. Përbërja e të tre komponimeve mund të shprehet me formulën e përgjithshme: (C 6 H 10 O 5) n

Amidoni

Niseshteja i përket polisaharideve. Pesha molekulare e kësaj substance nuk është përcaktuar saktësisht, por dihet se ajo është shumë e madhe (e rendit 100,000) dhe mund të jetë e ndryshme për mostra të ndryshme. Prandaj, formula e niseshtës, si polisakaridet e tjera, përshkruhet si (C 6 H 10 O 5) n. Për çdo polisaharid n ka kuptime të ndryshme.

Vetitë fizike

Niseshteja është një pluhur pa shije, i patretshëm në ujë të ftohtë. NË ujë i nxehtë bymehet, duke formuar një pastë.

Niseshteja është e shpërndarë gjerësisht në natyrë. Është një lëndë ushqyese rezervë për bimë të ndryshme dhe gjendet në to në formën e kokrrave të niseshtës. Kokrra e drithërave është më e pasur me niseshte: oriz (deri në 86%), grurë (deri në 75%), misër (deri në 72%), si dhe zhardhokët e patates (deri në 24%). Në zhardhokët e patates, kokrrat e niseshtës notojnë në lëngun e qelizave, ndërsa te drithërat ato janë ngjitur fort së bashku me glutenin, një substancë proteinike. Niseshteja është një nga produktet e fotosintezës.

Faturë

Niseshteja nxirret nga bimët duke shkatërruar qelizat dhe duke e larë atë me ujë. Në shkallë industriale merret kryesisht nga zhardhokët e patates (në formën e miellit të patates), por edhe nga misri.

Vetitë kimike

1) Nën veprimin e enzimave ose kur nxehet me acide (jonet e hidrogjenit shërbejnë si katalizator), niseshteja, si çdo gjë karbohidratet komplekse i nënshtrohet hidrolizës. Në këtë rast, fillimisht formohet niseshte i tretshëm, pastaj substanca më pak komplekse - dekstrina. Produkti përfundimtar i hidrolizës është glukoza. Ekuacioni i përgjithshëm i reagimit mund të shprehet si më poshtë:

Ekziston një ndarje graduale e makromolekulave. Hidroliza e niseshtës është vetia e saj e rëndësishme kimike.

2) Niseshteja nuk jep një reaksion "pasqyrë argjendi", por produktet e tij të hidrolizës e japin atë. Makromolekulat e niseshtës përbëhen nga shumë molekula të a-glukozës ciklike. Procesi i formimit të niseshtës mund të shprehet si më poshtë (reaksioni i polikondensimit):

3) Një reaksion karakteristik është bashkëveprimi i niseshtës me tretësirat e jodit. Nëse pastës së ftohur të niseshtës i shtohet një tretësirë ​​jodi, shfaqet një ngjyrë blu. Kur pasta nxehet, ajo zhduket dhe kur ftohet, shfaqet përsëri. Kjo veti përdoret në përcaktimin e niseshtës në produkte ushqimore. Kështu, për shembull, nëse një pikë jodi aplikohet në një fetë patate ose një fetë bukë të bardhë, atëherë shfaqet një ngjyrë blu.

Aplikacion

Niseshteja është karbohidrati kryesor në ushqimin e njeriut; gjendet në sasi të mëdha në bukë, drithëra, patate dhe perime. Në sasi të konsiderueshme niseshteja përpunohet në dekstrina, melasa, glukozë, të cilat përdoren në industrinë e ëmbëlsirave. Niseshteja përdoret si ngjitës, përdoret për përfundimin e pëlhurave, niseshten e lirit. Në mjekësi përgatiten pomada me bazë niseshteje, pluhura etj.

Celuloza ose fibra

Celuloza është një karbohidrat edhe më i zakonshëm se niseshteja. Ai përbëhet kryesisht nga muret e qelizave bimore. Druri përmban deri në 60%, lesh pambuku dhe letër filtri - deri në 90% celulozë.

Vetitë fizike

Celuloza e pastër është një lëndë e ngurtë e bardhë, e patretshme në ujë dhe tretës organikë të zakonshëm, e tretshme në tretësirën e koncentruar të amoniakut të hidroksidit të bakrit (II) (reagenti Schweitzer). Nga kjo tretësirë ​​acidike, celuloza precipitohet në formë fibrash (hidrat celulozë). Fibra ka një forcë mekanike mjaft të lartë.

Përbërja dhe struktura

Përbërja e celulozës, si dhe e niseshtës, shprehet me formulën (C 6 H 10 O 5) n. Vlera e n në disa lloje të celulozës arrin 10-12 mijë, dhe pesha molekulare arrin në disa miliona. Molekulat e saj kanë një strukturë lineare (të padegëzuar), si rezultat i së cilës celuloza formon lehtësisht fibra. Molekulat e niseshtës kanë struktura lineare dhe të degëzuara. Ky është ndryshimi kryesor midis niseshtës dhe celulozës.

Ekzistojnë gjithashtu ndryshime në strukturën e këtyre substancave: makromolekulat e niseshtës përbëhen nga mbetjet e molekulave të a-glukozës, dhe makromolekulat e celulozës përbëhen nga mbetjet e b-glukozës. Procesi i formimit të një fragmenti të një makromolekule celuloze mund të përfaqësohet nga skema:

Vetitë kimike. Aplikimi i celulozës Dallimet e vogla në strukturën e molekulave shkaktojnë dallime të konsiderueshme në vetitë e polimereve: niseshteja është një produkt ushqimor, celuloza është e papërshtatshme për këtë qëllim.

1) Celuloza nuk jep një reaksion "pasqyrë argjendi" (pa grup aldehid). Kjo na lejon të konsiderojmë çdo njësi C 6 H 10 O 5 si një mbetje glukoze që përmban tre grupe hidroksil. Këto të fundit në formulën e celulozës shpesh janë të izoluara:

Për shkak të grupeve hidroksil, celuloza mund të formojë etere dhe estere.

Për shembull, reagimi i formimit të esterit me acid acetik është:

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3] n + 3nCH 3 COOH® [C 6 H 7 O 2 (OSOCH 3) 3] n + 3nH 2 O

Kur celuloza reagon me acid nitrik të përqendruar në prani të acidit sulfurik të përqendruar, një ester formohet si një agjent dehidratues - trinitrat celulozë:

Është një eksploziv që përdoret për të bërë barut.

Kështu, në temperatura të zakonshme, celuloza ndërvepron vetëm me acide të përqendruara.

2) Ashtu si niseshteja, kur nxehet me acide të holluara, celuloza i nënshtrohet hidrolizës për të formuar glukozë:

(C 6 H 10 0 6) n + nH 2 O®nC b H 12 O 6

Hidroliza e celulozës, e quajtur ndryshe sakarifikimi, është një veti shumë e rëndësishme e celulozës, e cila ju lejon të merrni celulozë nga tallash dhe ashkël, dhe alkool etilik duke fermentuar këtë të fundit. Alkooli etilik i marrë nga druri quhet hidrolitik.

Në impiantet e hidrolizës, nga 1 ton dru fitohen deri në 200 litra alkool etilik, i cili ju lejon të zëvendësoni 1.5 ton patate ose 0.7 ton drithë.

Glukoza e papërpunuar e marrë nga druri mund të shërbejë si ushqim për bagëtinë.

Këto janë vetëm disa shembuj të përdorimit të celulozës. Celuloza në formën e pambukut, lirit ose kërpit përdoret për të bërë pëlhura - pambuku dhe liri. Sasi të mëdha të saj shpenzohen për prodhimin e letrës. Letrat e lira bëhen prej druri halore, varietetet më të mira- nga letra e mbeturinave prej liri dhe pambuku. Duke i nënshtruar celulozës përpunimit kimik, fitohen disa lloje pëlhurash prej fije artificiale, plastikë, film, pluhur pa tym, llaqe dhe shumë më tepër.

Ekzistojnë katër klasa kryesore të substancave komplekse bioorganike: proteinat, yndyrnat, acidet nukleike dhe karbohidratet. Polisakaridet i përkasin grupit të fundit. Pavarësisht emrit "të ëmbël", shumica prej tyre kryejnë funksione krejtësisht jo të kuzhinës.

Çfarë është një polisaharid?

Substancat e grupit quhen gjithashtu glikane. Një polisaharid është një molekulë polimerike komplekse. Ai përbëhet nga monomere individuale - mbetje monosakaride, të cilat kombinohen duke përdorur një lidhje glikozidike. E thënë thjesht, një polisaharid është një molekulë e ndërtuar nga mbetjet e kombinuara prej më shumë se 10. Numri i monomereve në një polisaharid mund të ndryshojë nga disa dhjetëra në njëqind ose më shumë. Struktura e polisaharideve mund të jetë ose lineare ose e degëzuar.

Vetitë fizike

Shumica e polisaharideve janë të patretshëm ose pak të tretshëm në ujë. Më shpesh ato janë të pangjyrë ose të verdhë. Në pjesën më të madhe, polisaharidet nuk kanë erë dhe shije, por ndonjëherë mund të jenë të ëmbël.

Vetitë themelore kimike

Ndër vetitë e veçanta kimike të polisaharideve, mund të dallohet hidroliza dhe formimi i derivateve.

• Hidroliza është një proces që ndodh kur një karbohidrat reagon me ujin duke përdorur enzima ose katalizatorë të tillë si acidet. Gjatë këtij reagimi, polisaharidi zbërthehet në monosakaride. Kështu, mund të themi se hidroliza është procesi i kundërt i polimerizimit.

Glikoliza e niseshtës mund të shprehet me ekuacionin e mëposhtëm:

• (C 6 H 10 O 5) n + n H 2 O \u003d n C 6 H 12 O 6

Pra, kur niseshteja reagon me ujin nën veprimin e katalizatorëve, ne marrim glukozë. Numri i molekulave të tij do të jetë i barabartë me numrin e monomerëve që formuan molekulën e niseshtës.

• Formimi i derivateve mund të ndodhë në reaksionet e polisaharideve me acidet. Në këtë rast, karbohidratet ngjitin mbetjet e acidit me vete, duke rezultuar në formimin e sulfateve, acetateve, fosfateve etj. Përveç kësaj, mund të ndodhë ngjitja e mbetjeve të metanolit, gjë që çon në formimin

Roli biologjik

Polisakaridet në qelizë dhe trup mund të kryejnë funksionet e mëposhtme:

• mbrojtëse;
• strukturore;
• ruajtje;
• energji.

Funksioni mbrojtës qëndron kryesisht në faktin se muret qelizore të organizmave të gjallë përbëhen nga polisaharide. Pra, bimët përbëhen nga celuloza, kërpudhat - nga kitina, bakteret - nga mureina.

Përveç kësaj, funksioni mbrojtës i polisaharideve në trupin e njeriut shprehet në faktin se gjëndrat sekretojnë sekrecione të pasuruara me këto karbohidrate, të cilat mbrojnë nga dëmtimet mekanike muret e organeve si stomaku, zorrët, ezofagu, bronket etj. depërtimi i baktereve patogjene.

Funksioni strukturor i polisaharideve në qelizë është se ato janë pjesë e membranës plazmatike. Ato janë gjithashtu përbërës të membranave të organeleve.

Funksioni tjetër është që substancat kryesore rezervë të organizmave janë pikërisht polisaharidet. Për kafshët dhe kërpudhat, ky është glikogjen. Niseshteja është polisaharid i ruajtjes në bimë.

Funksioni i fundit shprehet në faktin se polisakaridi është një burim i rëndësishëm energjie për qelizën. Një qelizë mund ta marrë atë nga një karbohidrat i tillë duke e ndarë atë në monosakaride dhe duke e oksiduar më tej në dioksid karboni dhe ujë. Mesatarisht, gjatë zbërthimit të një gram polisaharide, qeliza merr 17.6 kJ energji.

Aplikimi i polisaharideve

Këto substanca përdoren gjerësisht në industri dhe mjekësi. Shumica e tyre fitohen në laboratorë nga polimerizimi i karbohidrateve të thjeshta.

Polisakaridet më të përdorura janë niseshteja, celuloza, dekstrina, agar-agar.

Përdorimi i polisaharideve në industri

Emri i substancës	Përdorimi	Një burim
Amidoni	Gjen aplikim në industrinë ushqimore. Gjithashtu shërben si lëndë e parë për alkoolin. Përdoret për prodhimin e ngjitësit, plastikës. Përdoret gjithashtu në industrinë e tekstilit	Përftohet nga zhardhokët e patates, si dhe nga farat e misrit, bykut të orizit, grurit dhe bimëve të tjera të pasura me niseshte.
Celuloza	Përdoret në industrinë e pulpës dhe letrës dhe tekstilit: prej tij bëhen kartoni, letra, fije mëndafshi. Derivatet e celulozës (nitro-, metil-, acetati i celulozës, etj.) përdoren gjerësisht në industria kimike. Ata gjithashtu prodhojnë fibra dhe pëlhura sintetike, lëkurë artificiale, ngjyra, llaqe, plastikë, eksplozivë dhe shumë më tepër.	Kjo substancë merret kryesisht nga druri bimët halore. Gjithashtu është e mundur të merret celulozë nga kërpi dhe pambuku
Dekstrina	Është një aditiv ushqimor E1400. Përdoret gjithashtu në prodhimin e ngjitësve	Merret nga niseshteja me trajtim termik
agar agar	Kjo substancë dhe ajo si stabilizues në prodhimin e ushqimit (për shembull, akullore dhe marmelatë), llaqe, bojëra	Nxjerrë nga algat kafe, pasi është një nga përbërësit e murit të tyre qelizor

Tani e dini se çfarë janë polisaharidet, për çfarë përdoren, cili është roli i tyre në trup, çfarë veti fizike dhe kimike kanë.

Karbohidratet- çështje organike, molekulat e të cilit përbëhen nga atomet e karbonit, hidrogjenit dhe oksigjenit, dhe hidrogjeni dhe oksigjeni janë në to, si rregull, në të njëjtin raport si në molekulën e ujit (2: 1).

Formula e përgjithshme për karbohidratet është C n (H 2 O) m, dmth duket se përbëhen nga karboni dhe uji, prej nga vjen emri i klasës, e cila ka rrënjë historike. Ajo u shfaq në bazë të analizës së karbohidrateve të para të njohura. Më vonë u zbulua se ka karbohidrate në molekulat e të cilave raporti i treguar (2: 1) nuk vërehet, për shembull, deoksiriboza - C 5 H 10 O 4. Gjithashtu i njohur komponimet organike, përbërja e të cilave korrespondon me formulën e përgjithshme të dhënë, por që nuk i përkasin klasës së karbohidrateve. Këto përfshijnë, për shembull, formaldehidin CH 2 O dhe acidin acetik CH 3 COOH.

Megjithatë, emri "karbohidratet" ka zënë rrënjë dhe tashmë është i pranuar përgjithësisht për këto substanca.

Karbohidratet sipas aftësisë së tyre për të hidrolizuar mund të ndahen në tre grupe kryesore: mono-, di- dhe polisaharide.

Monosakaridet- karbohidratet që nuk hidrolizohen (nuk dekompozohen nga uji). Nga ana tjetër, në varësi të numrit të atomeve të karbonit, monosakaridet ndahen në trioza (molekulat e të cilave përmbajnë tre atome karboni), tetroza (katër atome karboni), pentoza (pesë), heksoze (gjashtë), etj.

Në natyrë, monosakaridet janë kryesisht pentozat Dhe heksoze.

TE pentozat përfshijnë, për shembull, ribozën - C 5 H 10 O 5 dhe deoksiribozën (ribozë, nga e cila u "heq" atomi i oksigjenit) - C 5 H 10 O 4. Ato janë pjesë e ARN-së dhe ADN-së dhe përcaktojnë pjesën e parë të emrave të acideve nukleike.

TE heksoze që kanë formulën e përgjithshme molekulare C 6 H 12 O 6 përfshijnë, për shembull, glukozën, fruktozën, galaktozën.

disaharidet- karbohidratet që hidrolizohen për të formuar dy molekula monosakaridesh, siç janë heksozat. Formula e përgjithshme e shumicës dërrmuese të disakarideve nuk është e vështirë të nxirret: duhet të "shtoni" dy formula heksoze dhe të "zbrisni" nga formula që rezulton një molekulë uji - C 12 H 22 O 11. Prandaj, mund të shkruhet ekuacioni i përgjithshëm hidroliza:

Disakaridet përfshijnë:

1. saharozë(sheqer i zakonshëm ushqimor), i cili, kur hidrolizohet, formon një molekulë glukoze dhe një molekulë fruktoze. Ai është i përfshirë në në numër të madh në panxhar sheqeri kallam sheqeri(prandaj emrat - panxhari ose sheqer kallami), panje (pionierët kanadezë minuan sheqer panje), palma sheqeri, misër, etj.

2. Maltoza(sheqer malti), i cili hidrolizohet për të formuar dy molekula glukoze. Maltoza mund të merret nga hidroliza e niseshtës nën veprimin e enzimave që përmbahen në kokrrat e elbit të mbirë, të tharë dhe të bluar të maltit.

3. Laktoza(sheqer qumështi), i cili hidrolizohet për të formuar molekula të glukozës dhe galaktozës. Gjendet në qumështin e gjitarëve (deri në 4-6%), ka një ëmbëlsi të ulët dhe përdoret si mbushës në pilula dhe tableta farmaceutike.

Shija e ëmbël e mono- dhe disakarideve të ndryshme është e ndryshme. Pra, monosakaridi më i ëmbël - fruktoza - është 1.5 herë më i ëmbël se glukoza, e cila merret si standard. Sakaroza (disakaridi), nga ana tjetër, është 2 herë më e ëmbël se glukoza dhe 4-5 herë më e ëmbël se laktoza, e cila është pothuajse pa shije.

Polisakaridet- niseshteja, glikogjeni, dekstrinat, celuloza etj - karbohidratet që hidrolizohen duke formuar shumë molekula monosakaride, më së shpeshti glukozë.

Për të nxjerrë formulën e polisaharideve, duhet të "heqni" një molekulë uji nga një molekulë glukoze dhe të shkruani një shprehje me indeksin n: (C 6 H 10 O 5) n, sepse është për shkak të eliminimit të molekulave të ujit. se di- dhe polisaharidet formohen në natyrë.

Roli i karbohidrateve në natyrë dhe rëndësia e tyre për jetën e njeriut është jashtëzakonisht i madh. Të formuara në qelizat bimore si rezultat i fotosintezës, ato veprojnë si burim energjie për qelizat shtazore. Para së gjithash, kjo vlen për glukozën.

Shumë karbohidrate (niseshte, glikogjen, saharozë) kryejnë një funksion ruajtjeje, roli i rezervës së lëndëve ushqyese.

Acidet e ARN-së dhe ADN-së, të cilat përfshijnë disa karbohidrate (pentozë-ribozë dhe deoksiribozë), kryejnë funksionet e transmetimit të informacionit trashëgues.

Celuloza- material ndërtimor qelizat bimore - luan rolin e një kornize për membranat e këtyre qelizave. Një polisaharid tjetër, kitina, kryen një rol të ngjashëm në qelizat e disa kafshëve: formon skeletin e jashtëm të artropodëve (krustaceve), insekteve dhe araknidëve.

Karbohidratet janë burimi përfundimtar i të ushqyerit tonë, pavarësisht nëse hamë kokrra me niseshte ose i ushqejmë ato kafshëve që e shndërrojnë niseshtën në proteina dhe yndyrna. Veshjet më higjienike bëhen nga celuloza ose produkte të bazuara në të: pambuku dhe liri, fibra viskoze, mëndafshi acetat. Shtëpi prej druri dhe mobiljet ndërtohen nga e njëjta tul që formon dru.

Në zemër të prodhimit të fotografisë dhe filmit është e njëjta celulozë. Librat, gazetat, letrat, kartëmonedhat - të gjitha këto janë produkte të industrisë së pulpës dhe letrës. Kjo do të thotë që karbohidratet na ofrojnë gjithçka të nevojshme për jetën: ushqim, veshje, strehim.

Përveç kësaj, karbohidratet janë të përfshirë në ndërtimin e proteinave komplekse, enzimave, hormoneve. Karbohidratet janë gjithashtu substanca të tilla jetike si heparina (luan një rol të rëndësishëm - parandalon mpiksjen e gjakut), agar-agar (përftohet nga alga deti dhe përdoret në industrinë mikrobiologjike dhe ëmbëltore - mbani mend tortën e famshme të Qumështit të Zogut).

Duhet theksuar se i vetmi lloj i energjisë në Tokë (përveç bërthamës, natyrisht) është energjia e Diellit dhe e vetmja mënyrë për ta grumbulluar atë për të siguruar aktivitetin jetësor të të gjithë organizmave të gjallë është procesi. fotosinteza, e cila ndodh në qelizat e bimëve të gjalla dhe çon në sintezën e karbohidrateve nga uji dhe dioksidi i karbonit. Është gjatë këtij transformimi që formohet oksigjeni, pa të cilin jeta në planetin tonë do të ishte e pamundur:

Monosakaridet. Glukoza

glukozë dhe fruktozë- substanca të ngurta kristalore pa ngjyrë. Glukoza, që gjendet në lëngun e rrushit (prandaj emri "sheqeri i rrushit"), së bashku me fruktozën, e cila gjendet në disa fruta dhe perime (prandaj emri "sheqer frutash"), përbën një pjesë të konsiderueshme të mjaltit. Gjaku i njerëzve dhe kafshëve përmban vazhdimisht rreth 0,1% glukozë (80-120 mg për 100 ml gjak). Shumica e tij (rreth 70%) i nënshtrohet oksidimit të ngadaltë në inde me lëshimin e energjisë dhe formimin e produkteve përfundimtare - dioksid karboni dhe ujë (procesi i glikolizës):

Energjia e çliruar gjatë glikolizës siguron kryesisht nevojat për energji të organizmave të gjallë.

Tejkalimi i nivelit të glukozës në gjak prej 180 mg në 100 ml gjak tregon një shkelje të metabolizmit të karbohidrateve dhe zhvillimin e një sëmundjeje të rrezikshme - diabeti mellitus.

Struktura e molekulës së glukozës

Struktura e molekulës së glukozës mund të gjykohet në bazë të të dhënave eksperimentale. Ai reagon me acidet karboksilike për të formuar estere që përmbajnë 1 deri në 5 mbetje acide. Nëse një tretësirë ​​glukoze i shtohet hidroksidit të bakrit (II) të sapopërfituar, atëherë precipitati shpërndahet dhe formohet një zgjidhje blu e ndritshme e përbërjes së bakrit, d.m.th., ndodh një reagim cilësor ndaj alkooleve polihidrike. Prandaj, glukoza është një alkool polihidrik. Sidoqoftë, nëse zgjidhja që rezulton nxehet, përsëri do të formohet një precipitat, por tashmë me një ngjyrë të kuqërremtë, d.m.th., do të ndodhë një reagim cilësor ndaj aldehideve. Në mënyrë të ngjashme, nëse një zgjidhje e glukozës nxehet me një zgjidhje amoniaku të oksidit të argjendit, atëherë do të ndodhë një reagim "pasqyrë argjendi". Prandaj, glukoza është edhe një alkool polihidrik dhe një aldehid - një alkool aldehid. Le të përpiqemi të nxjerrim përfundimin formula strukturore glukozë. Ka gjashtë atome karboni në molekulën C 6 H 12 O 6. Një atom është pjesë e grup aldehidi:

Pesë atomet e mbetura lidhen me pesë grupe hidroksil.

Dhe së fundi, ne do të shpërndajmë atomet e hidrogjenit në molekulë, duke marrë parasysh faktin që karboni është katërvalent:

Sidoqoftë, është vërtetuar se, përveç molekulave lineare (aldehide), në një zgjidhje glukoze ka molekula të një strukture ciklike që përbëjnë glukozën kristalore. Shndërrimi i molekulave të një forme lineare në një formë ciklike mund të shpjegohet nëse kujtojmë se atomet e karbonit mund të rrotullohen lirshëm rreth lidhjeve σ të vendosura në një kënd prej 109° 28'. Në këtë rast, grupi aldehid (atomi i parë i karbonit) mund t'i afrohet grupit hidroksil të atomit të pestë të karbonit. Në të parën, nën ndikimin e grupit hidroksi, lidhja π prishet: një atom hidrogjeni është ngjitur me atomin e oksigjenit, dhe oksigjeni i grupit hidroksi që "humbi" këtë atom mbyll ciklin:

Si rezultat i këtij rirregullimi të atomeve, formohet një molekulë ciklike. Formula ciklike tregon jo vetëm rendin e lidhjes së atomeve, por edhe rregullimin hapësinor të tyre. Si rezultat i bashkëveprimit të atomeve të parë dhe të pestë të karbonit, në atomin e parë shfaqet një grup i ri hidroksil, i cili mund të zërë dy pozicione në hapësirë: sipër dhe poshtë planit të ciklit, dhe për këtë arsye dy forma ciklike të glukozës janë të mundshme:

por) α-forma e glukozës- grupet hidroksil në atomet e parë dhe të dytë të karbonit ndodhen në njërën anë të unazës së molekulës;

b) β-forma e glukozës- Grupet hidroksil ndodhen në anët e kundërta të unazës së molekulës:

Në një tretësirë ​​ujore të glukozës, tre nga format e saj izomere janë në ekuilibër dinamik - forma ciklike α, forma lineare (aldehide) dhe forma ciklike β:

Në ekuilibrin dinamik të vendosur, forma β mbizotëron (rreth 63%), pasi preferohet energjikisht - ka grupe OH në atomet e parë dhe të dytë të karbonit në anët e kundërta të ciklit. Në formën α (rreth 37%), grupet OH të të njëjtëve atome të karbonit ndodhen në njërën anë të planit, kështu që është energjikisht më pak i qëndrueshëm se forma β. Pjesa e formës lineare në ekuilibër është shumë e vogël (vetëm rreth 0,0026%).

Bilanci dinamik mund të zhvendoset. Për shembull, kur një tretësirë ​​amoniaku e oksidit të argjendit vepron në glukozë, sasia e formës së saj lineare (aldehide), e cila është shumë e vogël në tretësirë, plotësohet gjatë gjithë kohës për shkak të formave ciklike, dhe glukoza oksidohet plotësisht në acid glukonik.

Një izomer i alkoolit të glukozës aldehid është ketoalkooli - fruktoza:

Vetitë kimike të glukozës

Vetitë kimike të glukozës, si çdo substancë tjetër organike, përcaktohen nga struktura e saj. Glukoza ka një funksion të dyfishtë, duke qenë dhe aldehide, Dhe alkool polihidrik Prandaj, karakterizohet nga vetitë e alkooleve polihidrike dhe aldehideve.

Reaksionet e glukozës si alkool polihidrik.

Glukoza jep një reaksion cilësor të alkooleve polihidrike (kujtoni glicerolin) me hidroksid bakri (II) të sapopërgatitur, duke formuar një zgjidhje blu të ndritshme të një përbërje bakri (II).

Glukoza, si alkoolet, mund të formojë estere.

Reaksionet e glukozës si aldehid

1. Oksidimi i grupit aldehid. Glukoza si aldehid mund të oksidohet në acidin përkatës (glukonik) dhe të japë reaksione cilësore të aldehideve.

Reagimi i "pasqyrës së argjendtë":

Reaksioni me Cu(OH) të sapopërfituar 2 kur nxehet:

Rikuperimi i grupit aldehid. Glukoza mund të reduktohet në alkoolin përkatës (sorbitol):

Reaksionet e fermentimit

Këto reaksione zhvillohen nën veprimin e katalizatorëve të veçantë biologjikë të natyrës proteinike - enzimave.

1. Fermentimi alkoolik:

është përdorur prej kohësh nga njeriu për të prodhuar alkool etilik dhe pije alkoolike.

2. Fermentimi laktik:

e cila përbën bazën e aktivitetit jetësor të baktereve të acidit laktik dhe ndodh gjatë tharjes së qumështit, turshive të lakrës dhe trangujve dhe ensilimit të foragjereve të gjelbra.

Vetitë kimike të glukozës - përmbledhje

Polisakaridet. niseshte dhe celulozë.

Amidoni- pluhur amorf i bardhë, i patretshëm në ujë të ftohtë. Në ujë të nxehtë, ajo bymehet dhe formon një zgjidhje koloidale - një paste niseshte.

Niseshteja gjendet në citoplazmën e qelizave bimore në formën e kokrrave të një lëndë ushqyese rezervë. Zhardhokët e patates përmbajnë rreth 20% niseshte, kokrra gruri dhe misri - rreth 70%, dhe orizi - pothuajse 80%.

Celuloza(nga lat. cellula - qelizë), e veçuar nga materiale natyrore(për shembull, leshi pambuku ose letra filtri), është një substancë e fortë fibroze, e patretshme në ujë.

Të dy polisaharidet janë me origjinë bimore, por ato luajnë role të ndryshme në qelizën bimore: celuloza është një funksion ndërtues, strukturor dhe niseshteja është një funksion depozitues. Prandaj, celuloza është një element thelbësor i murit qelizor të bimëve. Fijet e pambukut përmbajnë deri në 95% celulozë, fibra liri dhe kërpi - deri në 80%, dhe druri i tij përmban rreth 50%.

Struktura e niseshtës dhe celulozës

Përbërja e këtyre polisaharideve mund të shprehet me formulën e përgjithshme (C 6 H 10 O 5) n. Numri i njësive të përsëritura në një makromolekulë niseshteje mund të ndryshojë nga disa qindra në disa mijëra. Celuloza, nga ana tjetër, dallohet nga një numër dukshëm më i madh i njësive dhe, për rrjedhojë, nga një peshë molekulare që arrin disa milionë.

Karbohidratet ndryshojnë jo vetëm në peshën molekulare, por edhe në strukturë. Niseshteja karakterizohet nga dy lloje të strukturave makromolekulare: lineare dhe e degëzuar. Makromolekulat më të vogla të asaj pjese të niseshtës, e cila quhet amilozë, kanë një strukturë lineare dhe molekulat e një përbërësi tjetër të niseshtës, amilopektinës, kanë një strukturë të degëzuar.

Në niseshte, amiloza përbën 10-20%, dhe amilopektina përbën 80-90%. Amyloza e niseshtës shpërndahet në ujë të nxehtë, ndërsa amilopektina vetëm fryhet.

Njësitë strukturore të niseshtës dhe celulozës janë ndërtuar ndryshe. Nëse njësia e niseshtës përfshin mbetje α-glukoza, pastaj celuloza - mbetjet β-glukoza orientuar në fibra natyrale:

Vetitë kimike të polisaharideve

1. Formimi i glukozës. Niseshteja dhe celuloza i nënshtrohen hidrolizës për të formuar glukozë në prani të acideve minerale, të tilla si sulfurik:

Në traktin tretës të kafshëve, niseshteja i nënshtrohet një hidrolize komplekse hap pas hapi:

Trupi i njeriut nuk është i përshtatur për tretjen e celulozës, pasi nuk ka enzimat e nevojshme për të thyer lidhjet midis mbetjeve të β-glukozës në makromolekulën e celulozës.

Vetëm te termitet dhe ripërtypësit (për shembull, lopët) mikroorganizmat jetojnë në sistemin tretës që prodhojnë enzimat e nevojshme për këtë.

2. Formimi i estereve. Niseshteja mund të formojë estere në kurriz të grupeve hidroksi, por këto estere nuk kanë gjetur zbatim praktik.

Çdo njësi celuloze përmban tre grupe hidroksil të alkoolit të lirë. Prandaj, formula e përgjithshme për celulozën mund të shkruhet si më poshtë:

Për shkak të këtyre grupeve hidroksi alkoolike, celuloza mund të formojë estere, të cilët përdoren gjerësisht.

Gjatë përpunimit të celulozës me një përzierje të acideve nitrik dhe sulfurik, përftohen mono-, di- dhe trinitrocelulozë, në varësi të kushteve:

Përdorimi i karbohidrateve

Një përzierje e mono- dhe dinitrocelulozës quhet koloksilinë. Një zgjidhje e koloksilinës në një përzierje të alkoolit dhe eterit dietil - kolodion - përdoret në mjekësi për vulosjen e plagëve të vogla dhe për ngjitjen e fashave në lëkurë.

Kur një zgjidhje e koloksilinës dhe kamforit në alkool thahet, rezulton celuloid- një nga plastika që së pari u përdor gjerësisht në Jeta e përditshme një person (prej tij bëjnë foto dhe filma, si dhe mallra të ndryshme të konsumit). Tretësirat e koloksilinës në tretës organikë përdoren si nitro-llaqe. Dhe kur atyre u shtohen bojëra, fitohen bojëra nitro të qëndrueshme dhe estetike, të cilat përdoren gjerësisht në jetën e përditshme dhe në teknologji.

Ashtu si substancat e tjera organike që përmbajnë grupe nitro në molekulat e tyre, të gjitha llojet e nitrocelulozës janë të ndezshme. Veçanërisht e rrezikshme në këtë drejtim trinitroceluloza- eksplozivi më i fortë. Me emrin "pyroxylin" përdoret gjerësisht për prodhimin e predhave të armëve dhe shpërthimit, si dhe për prodhimin e pluhurit pa tym.

Me acidin acetik (në industri, për këto qëllime përdoret një agjent esterifikues më i fuqishëm, anhidridi acetik), përftohen estere të ngjashme (di- dhe tri-) të celulozës dhe acidit acetik, të cilët quhen acetat celulozë:

acetat celulozë përdoret për të marrë llaqe dhe bojëra, shërben edhe si lëndë e parë për prodhimin e mëndafshit artificial. Për ta bërë këtë, ajo shpërndahet në aceton, dhe më pas kjo zgjidhje kalohet me forcë vrima të holla spinnerets (tapa metalike me vrima të shumta). Rrjedhat rrjedhëse të tretësirës fryhen me ajër të ngrohtë. Në të njëjtën kohë, acetoni avullon shpejt dhe tharja e acetatit të celulozës formon fije të holla dhe me shkëlqim që përdoren për të bërë fije.

Amidoni Ndryshe nga celuloza, jep një ngjyrë blu kur ndërvepron me jodin. Ky reagim është cilësor për niseshtenë ose jodin, në varësi të asaj se cila substancë duhet të vërtetohet.

Materiali referues për kalimin e testit:

Tabela e Mendelejevit

Tabela e tretshmërisë

Shumë polisaharide shërbejnë si elementë mbështetës jashtëqelizor në muret qelizore të mikroorganizmave njëqelizorë dhe bimët më të larta, si dhe në sipërfaqen e jashtme të qelizave shtazore. Polisakaridet e tjera janë pjesë e indit lidhës të vertebrorëve dhe eksoskeletit të artropodëve. Polisakaridet strukturore mbrojnë, formojnë dhe mirëmbajnë qelizat, indet dhe organet.

Ekziston një numër i madh i polisaharideve të ndryshme strukturore. Duke përdorur njërën prej tyre, përkatësisht celulozën, si shembull, do të shohim se si organizimi specifik molekular i një substance mund të përshtatet për të kryer një funksion të caktuar biologjik.

Oriz. 11-16. Struktura e celulozës dhe konformacione të ndryshme të -lidhjeve në zinxhirët celuloz, si dhe -lidhjeve në zinxhirët e niseshtës dhe glikogjenit. A. Zinxhiri celuloz: -mbetjet e glukozës lidhen me njëra-tjetrën me -lidhje. B. Paraqitja skematike e zinxhirëve polimerë paralelë të celulozës të lidhura me lidhje hidrogjenore (të theksuara me ngjyra). B. Imazhi (në shkallë) i dy seksioneve të zinxhirëve paralelë që tregojnë vendndodhjen e vërtetë të mbetjeve të α-glukozës dhe lidhjeve të kryqëzuara të formuara nga lidhjet hidrogjenore. D. Imazhi (në lidhje me shkallën) e një seksioni të molekulës së amilozës. Për shkak të lidhjeve, zinxhirët polimer në molekulat e amilozës, amilopektinës dhe glikogjenit fitojnë një strukturë kompakte shumë të spiralizuar, në të cilën shumë grupe hidroksil janë kthyer nga jashtë.

Celuloza - një substancë e fortë, fibroze, e patretshme në ujë - gjendet në muret e qelizave bimore, kryesisht në degë, kërcell, si dhe në trungje dhe pjesë të tjera drunore të bimëve. Druri përbëhet kryesisht nga celulozë dhe substanca të tjera polimerike, pambuku - pothuajse tërësisht nga celuloza. Nëse biopolimerët më të bollshëm ndërqelizor janë proteinat (Seksioni 3.6), atëherë celuloza është padyshim jo vetëm polisaharidi strukturor jashtëqelizor më i bollshëm në florës, por edhe përgjithësisht biopolimeri më i zakonshëm në natyrë.

Celuloza është një homopolisakarid linear, i padegëzuar, i përbërë nga 10,000 ose më shumë mbetje α-glukozë të lidhura me njëra-tjetrën nëpërmjet lidhjeve β-glikozidike; në këtë aspekt është i ngjashëm me amilozën dhe segmentet lineare të vargjeve glikogjenike. Por ka një ndryshim shumë të rëndësishëm midis këtyre polisaharideve: në celulozë, -lidhjet kanë (-konfigurim, dhe në amilozë, amilopektinë dhe konfigurimin e glikogjenit. Ky ndryshim në dukje i parëndësishëm në strukturën e celulozës dhe amilozës çon në dallime shumë domethënëse në vetitë e tyre ( 11-16) Për shkak të veçorive gjeometrike të lidhjeve α, pjesët lineare të zinxhirëve polimer në molekulat e glikogjenit dhe niseshtës priren të marrin një konformacion të përdredhur, spirale, i cili nxit formimin e granulave të dendura, të cilat gjenden në shumicën qelizat shtazore dhe bimore.

Ndër vertebrorët, vetëm bagëtia dhe ripërtypësit e tjerë (delet, dhitë, devetë, gjirafat, etj.) mund të përdorin celulozën si ushqim. Megjithatë, ata e bëjnë këtë në një mënyrë shumë të pazakontë. Shumica e zorrëve, që përbëjnë 15% të peshës totale të lopës, janë në raportin e katër stomakut të lidhur në seri me njëri-tjetrin. Dy të parat përbëjnë të ashtuquajturën mbresë.

Mikroorganizmat që ai përmban sekretojnë celulazë dhe zbërthejnë celulozën në α-glukozë, e cila fermentohet më tej në acide yndyrore me zinxhir të shkurtër (shih Kapitullin 12), dioksid karboni dhe gaz metan.Acidet yndyrore që rezultojnë absorbohen në qarkullimin e gjakut të lopës , depërtojnë në inde dhe përdoren si lëndë djegëse. Metani, i cili prodhohet me një shpejtësi prej 2 l/min, ekskretohet vazhdimisht nëpërmjet një procesi të pavullnetshëm, që të kujton një gromësirë ​​mezi të perceptueshme. Në dy stomakët e mbetur të ripërtypësve, mikroorganizmat që kanë bërë punën e tyre treten nga enzimat e sekretuara nga mukoza e stomakut; në këtë rast formohen aminoacide, sheqerna dhe produkte të tjera, të cilat përthithen dhe përdoren në trupin e lopës si lëndë ushqyese. Kështu, vendoset një marrëdhënie simbiozë midis lopës dhe mikroorganizmave që banojnë në rumen e saj, në të cilën mikroorganizmat marrin mundësinë të shijojnë një jetë të shkurtër por të lumtur në një mjedis të rehatshëm dhe të ngrohtë; në të njëjtën kohë, celuloza nga tërfili dhe barërat e tjera shërben si burimi kryesor i karburantit si për "banorët" dhe për organizmin pritës. Çdo vit, sasi të mëdha celuloze sintetizohen nga bimët, jo vetëm nga pemët që rriten në pyje, por edhe nga bimët e kultivuara. Llogaritjet tregojnë se për çdo person që jeton në Tokë, bimët prodhojnë afërsisht 50 kg celulozë në ditë. Celuloza gjen aplikim të gjerë në industri. Druri, pambuku, letra dhe kartoni janë pothuajse tërësisht celulozë. Celuloza përdoret gjithashtu për të prodhuar materiale pëlhure prej fije artificiale, izoluese, ndërtimore dhe paketuese.