Vlastnosti a struktura sacharidů. Funkce sacharidů

2024 Autor: Angel Austin | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 05:20

Lidské tělo, stejně jako ostatní živé bytosti, potřebuje energii. Bez něj nemohou probíhat žádné procesy. Koneckonců, každá biochemická reakce, každý enzymatický proces nebo fáze metabolismu potřebuje zdroj energie.

Význam látek, které dodávají tělu sílu pro život, je proto velmi velký a důležitý. Jaké jsou tyto látky? Sacharidy, bílkoviny, tuky. Struktura každého z nich je odlišná, patří do zcela odlišných tříd chemických sloučenin, ale jedna z jejich funkcí je podobná – dodává tělu potřebnou energii pro život. Zvažte jednu skupinu uvedených látek – sacharidy.

Klasifikace sacharidů

Složení a struktura sacharidů od jejich objevení byla určena jejich názvem. Podle dřívějších zdrojů se skutečně věřilo, že se jedná o skupinu sloučenin, v jejichž struktuře jsou atomy uhlíku spojené s molekulami vody.

Důkladnější analýza, stejně jako nashromážděné informace o rozmanitosti těchto látek, umožnily prokázat, že ne všichni zástupci mají pouze takové složení. nicménětato funkce je stále jednou z těch, které určují strukturu sacharidů.

Moderní klasifikace této skupiny sloučenin je následující:

1. Monosacharidy (ribóza, fruktóza, glukóza atd.).
2. Oligosacharidy (biózy, triózy).
3. Polysacharidy (škrob, celulóza).

Všechny sacharidy lze také rozdělit do následujících dvou velkých skupin:

• restoring;
• nevýrobní.

Struktura molekul sacharidů každé skupiny bude zvážena podrobněji.

Monosacharidy: vlastnosti

Tato kategorie zahrnuje všechny jednoduché sacharidy, které obsahují aldehydovou (aldózy) nebo ketonovou (ketózy) skupinu a ne více než 10 atomů uhlíku ve struktuře řetězce. Pokud se podíváte na počet atomů v hlavním řetězci, pak lze monosacharidy rozdělit na:

• triózy (glyceraldehyd);
• tetrózy (erytrulóza, erytróza);
• pentózy (ribóza a deoxyribóza);
• hexózy (glukóza, fruktóza).

Všichni ostatní zástupci nejsou pro tělo tak důležití jako ti uvedení.

Vlastnosti struktury molekul

Podle své struktury mohou být monosy prezentovány jak ve formě řetězce, tak ve formě cyklického sacharidu. jak se to stane? Jde o to, že centrální atom uhlíku ve sloučenině je asymetrickým středem, kolem kterého je molekula v roztoku schopna rotovat. Tak vznikají optické izomery L- a D-formy monosacharidů. V čemglukózový vzorec, napsaný ve formě přímého řetězce, může být mentálně uchopen aldehydovou skupinou (nebo ketonem) a srolován do koule. Získá se odpovídající cyklický vzorec.

Chemická struktura uhlohydrátů řady monoz je poměrně jednoduchá: řada atomů uhlíku tvořících řetězec nebo cyklus, z nichž jsou hydroxylové skupiny a atomy vodíku umístěny na různých nebo na stejné straně. Jsou-li všechny stejnojmenné struktury na jedné straně, pak vzniká D-izomer, jsou-li různé při vzájemném střídání, vzniká L-izomer. Pokud zapíšeme obecný vzorec nejběžnějšího zástupce glukózových monosacharidů v molekulární formě, bude to vypadat takto: _{. Navíc tento záznam odráží i strukturu fruktózy. Koneckonců, chemicky jsou tyto dva monosy strukturními izomery. Glukóza je aldehydový alkohol, fruktóza je ketoalkohol.}

Struktura a vlastnosti sacharidů řady monosacharidů spolu úzce souvisí. Vzhledem k přítomnosti aldehydových a ketonových skupin ve složení struktury skutečně patří k aldehydovým a ketoalkoholům, což určuje jejich chemickou povahu a reakce, do kterých jsou schopny vstupovat.

Gluóza tedy vykazuje následující chemické vlastnosti:

1. Reakce způsobené přítomností karbonylové skupiny:

• oxidace - reakce "stříbrné zrcadlo";
• s čerstvě vysráženým hydroxidem měďnatým (II) - kyselinou aldonovou;
• silná oxidační činidla jsou schopna tvořit dvojsytné kyseliny (aldarové), přeměňující nejen aldehyd, ale i jednu hydroxylovou skupinu;
• recovery – převedeno na vícesytné alkoholy.

2. Molekula také obsahuje hydroxylové skupiny, což odráží strukturu. Vlastnosti sacharidů ovlivněné seskupením dat:

• schopnost alkylovat - tvorba etherů;
• acylace - tvorba esterů;
• kvalitativní reakce pro hydroxid měďnatý (II).

3. Vysoce specifické vlastnosti glukózy:

• butyric;
• alkohol;
• kvašení kyseliny mléčné.

Funkce prováděné v těle

Struktura a funkce sacharidů řady monoses spolu úzce souvisí. Ty spočívají především v účasti na biochemických reakcích živých organismů. Jakou roli v tom hrají monosacharidy?

1. Základ pro výrobu oligo- a polysacharidů.
2. Pentózy (ribóza a deoxyribóza) jsou nejdůležitější molekuly podílející se na tvorbě ATP, RNA, DNA. A oni jsou zase hlavními dodavateli dědičného materiálu, energie a bílkovin.
3. Koncentrace glukózy v lidské krvi je skutečným indikátorem osmotického tlaku a jeho změn.

Oligosacharidy: struktura

Struktura sacharidů této skupiny je redukována na přítomnost dvou (diózy) nebo tří (triózy) molekul monosacharidů ve složení. Existují také takové, které zahrnují 4, 5 nebo více struktur (až 10), ale nejběžnější jsou disacharidy. Tedy při hydrolýzesloučeniny se rozkládají za vzniku glukózy, fruktózy, pentózy a tak dále. Jaké sloučeniny spadají do této kategorie? Typickým příkladem je sacharóza (běžný třtinový cukr), laktóza (hlavní složka mléka), m altóza, laktulóza, izom altóza.

Chemická struktura sacharidů této řady má následující vlastnosti:

1. Obecný vzorec molekulových druhů: C₁₂H₂₂O_11.
2. Dva identické nebo různé monosové zbytky v disacharidové struktuře jsou navzájem spojeny pomocí glykosidického můstku. Povaha této sloučeniny určí redukční schopnost cukru.
3. Snížení disacharidů. Struktura sacharidů tohoto typu spočívá ve vytvoření glykosidického můstku mezi hydroxylovými skupinami aldehydu a hydroxylovými skupinami různých monos molekul. Patří mezi ně: m altóza, laktóza a tak dále.
4. Neredukující – typický příklad sacharózy – kdy se vytvoří můstek mezi hydroxyly pouze odpovídajících skupin, bez účasti aldehydové struktury.

Strukturu sacharidů lze tedy stručně představit jako molekulární vzorec. Pokud je potřeba detailní detailní struktura, pak ji lze znázornit pomocí Fisherových grafických projekcí nebo Haworthových vzorců. Konkrétně dva cyklické monomery (monózy) jsou buď různé, nebo identické (v závislosti na oligosacharidu), propojené glykosidickým můstkem. Při budování je třeba vzít v úvahu schopnost obnovy, aby se správně zobrazilo připojení.

Příklady molekul disacharidů

Pokud je úkol ve tvaru: „Všimněte si strukturních znaků sacharidů“, pak u disacharidů je nejlepší nejprve uvést, z jakých zbytků monózy se skládá. Nejběžnější typy jsou:

• sacharóza – vyrobena z alfa-glukózy a beta-fruktózy;
• m altóza – ze zbytků glukózy;
• cellobióza – skládá se ze dvou zbytků beta-glukózy v D-formě;
• laktóza – galaktóza + glukóza;
• laktulóza - galaktóza + fruktóza a tak dále.

Potom by měl být podle dostupných zbytků sestaven strukturní vzorec s jasným označením typu glykosidického můstku.

Význam pro živé organismy

Úloha disacharidů je také velmi důležitá, nejen jejich struktura je důležitá. Funkce sacharidů a tuků jsou obecně podobné. Základem je energetická složka. U některých jednotlivých disacharidů by však měl být uveden jejich konkrétní význam.

1. Sacharóza je hlavním zdrojem glukózy v lidském těle.
2. Laktóza se nachází v mateřském mléce savců, včetně až 8 % v ženském mléce.
3. Laktulóza se získává v laboratoři pro lékařské použití a přidává se do mléčných výrobků.

Jakýkoli disacharid, trisacharid a tak dále v lidském těle a jiných tvorech podléhá okamžité hydrolýze za vzniku monos. Právě tato vlastnost je základem používání této třídy sacharidů lidmi v jejich syrové, nezměněné formě (řepný nebo třtinový cukr).

Polysacharidy: vlastnosti molekul

Funkce, složení a struktura sacharidů této řady mají velký význam pro organismy živých bytostí i pro lidskou ekonomickou činnost. Nejprve byste měli zjistit, které sacharidy jsou polysacharidy.

Je jich hodně:

• škrob;
• glykogen;
• murein;
• glukomannan;
• celulóza;
• dextrin;
• galaktomannan;
• muromin;
• pektické látky;
• amylóza;
• chitin.

Toto není úplný seznam, ale pouze to nejdůležitější pro zvířata a rostliny. Pokud provádíte úkol „Označte strukturní vlastnosti sacharidů řady polysacharidů“, měli byste nejprve věnovat pozornost jejich prostorové struktuře. Jedná se o velmi objemné, gigantické molekuly, skládající se ze stovek monomerních jednotek zesíťovaných glykosidickými chemickými vazbami. Struktura polysacharidových molekul sacharidů je často vrstvená kompozice.

Existuje určitá klasifikace takových molekul.

1. Homopolysacharidy – skládají se ze stejných opakovaně se opakujících jednotek monosacharidů. V závislosti na monosách to mohou být hexózy, pentózy a tak dále (glukany, manany, galaktany).
2. Heteropolysacharidy – tvořené různými monomerními jednotkami.

Sloučeniny s lineární prostorovou strukturou by měly zahrnovat například celulózu. Většina polysacharidů má rozvětvenou strukturu – škrob, glykogen, chitin a tak dále.

Role v těle živých bytostí

Struktura a funkce této skupiny sacharidů úzce souvisí s životní činností všech tvorů. Takže například rostliny ve formě rezervní živiny hromadí škrob v různých částech výhonku nebo kořene. Hlavním zdrojem energie pro zvířata jsou opět polysacharidy, jejichž rozkladem vzniká poměrně hodně energie.

Sacharidy hrají velmi významnou roli ve struktuře buňky. Obal mnoha hmyzu a korýšů tvoří chitin, murein je součástí bakteriální buněčné stěny, celulóza je základem rostlin.

Záložní živinou živočišného původu jsou molekuly glykogenu, nebo, jak se tomu běžněji říká, živočišný tuk. Je uložen v oddělených částech těla a plní nejen energetickou, ale i ochrannou funkci proti mechanickým vlivům.

Pro většinu organismů je struktura sacharidů velmi důležitá. Biologie každého živočicha a rostliny je taková, že vyžaduje neustálý zdroj energie, nevyčerpatelný. A to mohou dát jen oni, a to především ve formě polysacharidů. Úplné rozložení 1 g sacharidů v důsledku metabolických procesů tedy vede k uvolnění 4,1 kcal energie! To je maximum, žádné další spoje. To je důvod, proč musí být sacharidy přítomny ve stravě každého člověka a zvířete. Rostliny se o sebe naopak starají samy: v procesu fotosyntézy v sobě tvoří škrob a ukládají ho.

Obecné vlastnosti sacharidů

Struktura tuků, bílkovin a sacharidůobecně podobný. Všechno jsou to totiž makromolekuly. Dokonce i některé jejich funkce jsou společné. Role a důležitost všech sacharidů v životě biomasy planety by měla být shrnuta.

1. Složení a struktura sacharidů předpokládá jejich použití jako stavebního materiálu pro obal rostlinných buněk, živočišných a bakteriálních membrán a také pro tvorbu intracelulárních organel.
2. Ochranná funkce. Je charakteristický pro rostlinné organismy a projevuje se tvorbou trnů, trnů a tak dále.
3. Plastová role – tvorba životně důležitých molekul (DNA, RNA, ATP a další).
4. Funkce receptoru. Polysacharidy a oligosacharidy jsou aktivními účastníky transportních přenosů přes buněčnou membránu, „stráže“, které zachycují účinky.
5. Energetická role je nejvýznamnější. Poskytuje maximum energie pro všechny intracelulární procesy a také práci celého organismu jako celku.
6. Regulace osmotického tlaku – glukóza to řídí.
7. Některé polysacharidy se stávají rezervní živinou, zdrojem energie pro zvířecí tvory.

Je tedy zřejmé, že rozhodující a rozhodující význam má struktura tuků, bílkovin a sacharidů, jejich funkce a role v organismech živých soustav. Tyto molekuly jsou tvůrci života, také jej uchovávají a podporují.

Sacharidy s dalšími makromolekulárními sloučeninami

Známá je také role sacharidů nikoli v čisté formě, ale v kombinaci s jinými molekulami. Patří mezi ně ty nejběžnějšíjako:

• glykosaminoglykany nebo mukopolysacharidy;
• glykoproteiny.

Struktura a vlastnosti sacharidů tohoto typu jsou poměrně složité, protože různé funkční skupiny jsou spojeny do komplexu. Hlavní úlohou molekul tohoto typu je účast na mnoha životních procesech organismů. Zástupci jsou: kyselina hyaluronová, chondroitin sulfát, heparan, keratan sulfát a další.

Existují také komplexy polysacharidů s jinými biologicky aktivními molekulami. Například glykoproteiny nebo lipopolysacharidy. Jejich existence je důležitá pro tvorbu imunologických reakcí těla, protože jsou součástí buněk lymfatického systému.