Vir die menslike liggaam, sowel as ander lewende wesens, is energie nodig. Daarsonder kan geen prosesse plaasvind nie. Elke biochemiese reaksie, elke ensiematiese proses of stadium van metabolisme het immers 'n energiebron nodig.
Daarom is die belangrikheid van stowwe wat die liggaam krag vir die lewe gee, baie groot en belangrik. Wat is hierdie stowwe? Koolhidrate, proteïene, vette. Die struktuur van elkeen van hulle is anders, hulle behoort aan heeltemal verskillende klasse chemiese verbindings, maar een van hul funksies is soortgelyk - die verskaffing van die liggaam van die nodige energie vir die lewe. Oorweeg een groep van die gelyste stowwe - koolhidrate.
Klassifikasie van koolhidrate
Die samestelling en struktuur van koolhidrate sedert hul ontdekking is deur hul naam bepaal. Trouens, volgens vroeë bronne is geglo dat dit 'n groep verbindings is in die struktuur waarvan daar koolstofatome is wat met watermolekules geassosieer word.
'n Meer deeglike ontleding, sowel as die opgehoopte inligting oor die diversiteit van hierdie stowwe, het dit moontlik gemaak om te bewys dat nie alle verteenwoordigers net so 'n samestelling het nie. Egterhierdie kenmerk is steeds een van dié wat die struktuur van koolhidrate bepaal.
Die moderne klassifikasie van hierdie groep verbindings is soos volg:
- Monosakkariede (ribose, fruktose, glukose, ens.).
- Oligosakkariede (bioses, trioses).
- Polisakkariede (stysel, sellulose).
Alle koolhidrate kan ook in die volgende twee groot groepe verdeel word:
- herstel;
- nie-herstellend.
Die struktuur van koolhidraatmolekules van elke groep sal in meer besonderhede oorweeg word.
Monosakkariede: kenmerke
Hierdie kategorie sluit alle eenvoudige koolhidrate in wat 'n aldehied (aldose) of ketoon (ketose) groep bevat en nie meer as 10 koolstofatome in die kettingstruktuur nie. As jy kyk na die aantal atome in die hoofketting, dan kan monosakkariede verdeel word in:
- trioses (gliseraldehied);
- tetroses (erytrolose, eritrose);
- pentoses (ribose en deoksiribose);
- heksoses (glukose, fruktose).
Alle ander verteenwoordigers is nie so belangrik vir die liggaam as dié wat gelys is nie.
Kenmerke van die struktuur van molekules
Volgens hul struktuur kan monoses beide in die vorm van 'n ketting en in die vorm van 'n sikliese koolhidraat aangebied word. Hoe gebeur dit? Die ding is dat die sentrale koolstofatoom in die verbinding 'n asimmetriese middelpunt is waarom die molekule in oplossing in staat is om te draai. Dit is hoe optiese isomere van L- en D-vorm monosakkariede gevorm word. Waarindie glukoseformule, geskryf in die vorm van 'n reguit ketting, kan verstandelik deur die aldehiedgroep (of ketoon) vasgegryp word en in 'n bal gerol word. Die ooreenstemmende sikliese formule sal verkry word.
Die chemiese struktuur van koolhidrate van die monoz-reeks is redelik eenvoudig: 'n aantal koolstofatome wat 'n ketting of siklus vorm, van elkeen waarvan hidroksielgroepe en waterstofatome aan verskillende of aan dieselfde kant geleë is. As alle strukture met dieselfde naam aan die een kant is, dan word 'n D-isomeer gevorm, as hulle verskillend is met afwisseling van mekaar, dan word 'n L-isomeer gevorm. As ons die algemene formule neerskryf van die mees algemene verteenwoordiger van glukosemonosakkariede in molekulêre vorm, dan sal dit soos volg lyk: . Boonop weerspieël hierdie rekord ook die struktuur van fruktose. Chemies is hierdie twee monoses immers strukturele isomere. Glukose is 'n aldehied alkohol, fruktose is 'n keto alkohol.
Die struktuur en eienskappe van koolhidrate van 'n aantal monosakkariede is nou verwant. Inderdaad, as gevolg van die teenwoordigheid van aldehied- en ketoongroepe in die samestelling van die struktuur, behoort hulle tot aldehied en keto-alkohole, wat hul chemiese aard en die reaksies waarin hulle kan ingaan, bepaal.
Glukose vertoon dus die volgende chemiese eienskappe:
1. Reaksies as gevolg van die teenwoordigheid van 'n karbonielgroep:
- oksidasie - "silwer spieël"-reaksie;
- met varsgepresipiteerde koper(II)-hidroksied - aldonsuur;
- sterk oksideermiddels is in staat om tweebasiese sure (aldariese) te vorm, wat nie net die aldehied omskakel nie, maar ook een hidroksielgroep;
- herstel - omgeskakel na veelwaardige alkohole.
2. Die molekule bevat ook hidroksielgroepe, wat die struktuur weerspieël. Koolhidraateienskappe wat deur groeperingsdata geraak word:
- vermoë om te alkieleer - die vorming van eters;
- asilering - vorming van esters;
- kwalitatiewe reaksie vir koper(II)-hidroksied.
3. Hoogs spesifieke eienskappe van glukose:
- butyric;
- alkohol;
- melksuurgisting.
Funksies uitgevoer in die liggaam
Die struktuur en funksie van koolhidrate van die monose-reeks is nou verwant. Laasgenoemde bestaan eerstens uit deelname aan die biochemiese reaksies van lewende organismes. Watter rol speel monosakkariede hierin?
- Basis vir die produksie van oligo- en polisakkariede.
- Pentoses (ribose en deoksiribose) is die belangrikste molekules wat betrokke is by die vorming van ATP, RNA, DNA. En hulle is op hul beurt die hoofverskaffers van oorerflike materiaal, energie en proteïene.
- Die konsentrasie van glukose in menslike bloed is 'n ware aanduiding van osmotiese druk en die veranderinge daarvan.
Oligosakkariede: struktuur
Die struktuur van koolhidrate van hierdie groep word verminder tot die teenwoordigheid van twee (dioses) of drie (trioses) molekules monosakkariede in die samestelling. Daar is ook dié wat 4, 5 of meer strukture insluit (tot 10), maar die algemeenste is disakkariede. Dit wil sê tydens hidroliseverbindings breek af om glukose, fruktose, pentose, ensovoorts te vorm. Watter verbindings val in hierdie kategorie? 'n Tipiese voorbeeld is sukrose (gewone rietsuiker), laktose (die hoofkomponent van melk), m altose, laktulose, isom altose.
Die chemiese struktuur van koolhidrate van hierdie reeks het die volgende kenmerke:
- Algemene molekulêre spesieformule: C12H22O11.
- Twee identiese of verskillende monosereste in die disakkariedstruktuur word met mekaar verbind deur 'n glikosidiese brug te gebruik. Die aard van hierdie verbinding sal die reduseervermoë van suiker bepaal.
- Vermindering van disakkariede. Die struktuur van koolhidrate van hierdie tipe bestaan uit die vorming van 'n glikosidiese brug tussen die hidroksiel van die aldehied en hidroksielgroepe van verskillende monos molekules. Dit sluit in: m altose, laktose, ensovoorts.
- Nie-reduserend - 'n tipiese voorbeeld van sukrose - wanneer 'n brug tussen die hidroksiele van slegs die ooreenstemmende groepe gevorm word, sonder die deelname van die aldehiedstruktuur.
Die struktuur van koolhidrate kan dus kortliks as 'n molekulêre formule voorgestel word. As 'n gedetailleerde gedetailleerde struktuur nodig is, kan dit uitgebeeld word met behulp van Fisher se grafiese projeksies of Haworth se formules. Spesifiek, twee sikliese monomere (monoses) is óf verskillend óf identies (afhangende van die oligosakkaried), onderling verbind deur 'n glikosidiese brug. Wanneer gebou word, moet die herstelvermoë in ag geneem word om die verbinding korrek te vertoon.
Voorbeelde van disakkariedmolekules
As die taak in die vorm is: "Let op die strukturele kenmerke van koolhidrate", dan is dit vir disakkariede die beste om eers aan te dui uit watter monosereste dit bestaan. Die mees algemene tipes is:
- sukrose - gebou uit alfa-glukose en beta-fruktose;
- m altose - van glukosereste;
- cellobiose - bestaan uit twee D-vorm beta-glukosereste;
- laktose - galaktose + glukose;
- laktulose - galaktose + fruktose ensovoorts.
Dan moet, volgens die beskikbare residue, 'n struktuurformule opgestel word met 'n duidelike aanduiding van die tipe glikosidiese brug.
Belangrikheid vir lewende organismes
Die rol van disakkariede is ook baie belangrik, nie net die struktuur is belangrik nie. Die funksies van koolhidrate en vette is oor die algemeen soortgelyk. Die basis is die energie-komponent. Vir sommige individuele disakkariede moet hulle spesifieke betekenis egter gegee word.
- Sukrose is die hoofbron van glukose in die menslike liggaam.
- Laktose word in die borsmelk van soogdiere gevind, insluitend tot 8% in vrouemelk.
- Laktulose word in 'n laboratorium vir mediese gebruik verkry en by suiwelprodukte gevoeg.
Enige disakkaried, trisakkaried en so meer in die menslike liggaam en ander wesens ondergaan onmiddellike hidrolise om monoses te vorm. Dit is hierdie kenmerk wat die gebruik van hierdie klas koolhidrate deur mense in hul rou, onveranderde vorm (beet of rietsuiker) onderlê.
Polisakkariede: kenmerke van molekules
Die funksies, samestelling en struktuur van koolhidrate van hierdie reeks is van groot belang vir organismes van lewende wesens, sowel as vir menslike ekonomiese aktiwiteit. Eerstens moet jy uitvind watter koolhidrate polisakkariede is.
Daar is baie van hulle:
- stysel;
- glikogeen;
- murein;
- glucomannan;
- sellulose;
- dextrin;
- galactomannan;
- muromin;
- pektiese stowwe;
- amylose;
- chitien.
Dit is nie 'n volledige lys nie, maar slegs die belangrikste vir diere en plante. As jy die taak uitvoer "Merk die strukturele kenmerke van koolhidrate van 'n aantal polisakkariede", dan moet jy eerstens aandag gee aan hul ruimtelike struktuur. Dit is baie volumineuse, reusagtige molekules, wat bestaan uit honderde monomeer-eenhede wat deur glikosidiese chemiese bindings gekruis is. Dikwels is die struktuur van polisakkaried-koolhidraatmolekules 'n gelaagde samestelling.
Daar is 'n sekere klassifikasie van sulke molekules.
- Homopolisakkariede - bestaan uit dieselfde herhaaldelike herhalende eenhede van monosakkariede. Afhangende van die monoses, kan hulle heksoses, pentoses, ensovoorts wees (glukane, mannane, galaktane).
- Heteropolisakkariede - gevorm deur verskillende monomeereenhede.
Verbindings met 'n lineêre ruimtelike struktuur moet byvoorbeeld sellulose insluit. Die meeste polisakkariede het 'n vertakte struktuur - stysel, glikogeen, chitien ensovoorts.
Rol in die liggaam van lewende wesens
Die struktuur en funksies van hierdie groep koolhidrate is nou verwant aan die lewensbelangrike aktiwiteit van alle wesens. So byvoorbeeld versamel plante in die vorm van 'n reserwevoedingstof stysel in verskillende dele van die loot of wortel. Die hoofbron van energie vir diere is weereens polisakkariede, waarvan die afbreek nogal baie energie produseer.
Koolhidrate speel 'n baie belangrike rol in die struktuur van die sel. Die bedekking van baie insekte en skaaldiere bestaan uit chitien, mureïen is 'n komponent van die bakteriese selwand, sellulose is die basis van plante.
Die reserwevoedingstof van dierlike oorsprong is glikogeenmolekules, of, soos dit meer algemeen genoem word, dierlike vet. Dit word in afsonderlike dele van die liggaam gestoor en verrig nie net 'n energie nie, maar ook 'n beskermende funksie teen meganiese invloede.
Vir die meeste organismes is die struktuur van koolhidrate van groot belang. Die biologie van elke dier en plant is sodanig dat dit 'n konstante bron van energie benodig, onuitputlike. En net hulle kan dit gee, en bowenal in die vorm van polisakkariede. Dus, die volledige afbreek van 1 g koolhidrate as gevolg van metaboliese prosesse lei tot die vrystelling van 4,1 kcal energie! Dit is die maksimum, nie meer verbindings nie. Daarom moet koolhidrate in die dieet van enige mens en dier teenwoordig wees. Plante, aan die ander kant, sorg vir hulself: in die proses van fotosintese vorm hulle stysel in hulself en stoor dit.
Algemene eienskappe van koolhidrate
Die struktuur van vette, proteïene en koolhidrateoor die algemeen soortgelyk. Hulle is immers almal makromolekules. Selfs sommige van hul funksies is van 'n gemeenskaplike aard. Die rol en belangrikheid van alle koolhidrate in die lewe van die planeet se biomassa moet opgesom word.
- Die samestelling en struktuur van koolhidrate impliseer die gebruik daarvan as boumateriaal vir die dop van plantselle, diere- en bakteriese membrane, asook die vorming van intrasellulêre organelle.
- Beskermende funksie. Dit is kenmerkend van plantorganismes en manifesteer hom in die vorming van dorings, stekels, ensovoorts.
- Plastiese rol - die vorming van lewensbelangrike molekules (DNA, RNA, ATP en ander).
- Reseptorfunksie. Polisakkariede en oligosakkariede is aktiewe deelnemers aan vervoeroordragte deur die selmembraan, "wagte" wat effekte vasvang.
- Die energierol is die belangrikste. Verskaf maksimum energie vir alle intrasellulêre prosesse, sowel as die werk van die hele organisme as 'n geheel.
- Regulering van osmotiese druk - glukose beheer dit.
- Sommige polisakkariede word 'n reserwevoedingstof, 'n bron van energie vir dierewesens.
Dit is dus duidelik dat die struktuur van vette, proteïene en koolhidrate, hul funksies en rol in die organismes van lewende sisteme van deurslaggewende en deurslaggewende belang is. Hierdie molekules is die skeppers van lewe, hulle bewaar en ondersteun dit ook.
Koolhidrate met ander makromolekulêre verbindings
Die rol van koolhidrate is ook bekend, nie in hul suiwer vorm nie, maar in kombinasie met ander molekules. Dit sluit die mees algemene inhou van:
- glikosaminoglikane of mukopolisakkariede;
- glikoproteïene.
Die struktuur en eienskappe van koolhidrate van hierdie tipe is redelik kompleks, omdat 'n verskeidenheid funksionele groepe in 'n kompleks gekombineer word. Die hoofrol van molekules van hierdie tipe is deelname aan baie lewensprosesse van organismes. Verteenwoordigers is: hialuronzuur, chondroïtiensulfaat, heparan, keratansulfaat en ander.
Daar is ook komplekse van polisakkariede met ander biologies aktiewe molekules. Byvoorbeeld, glikoproteïene of lipopolisakkariede. Hulle bestaan is belangrik in die vorming van die liggaam se immunologiese reaksies, aangesien hulle deel is van die selle van die limfatiese stelsel.
