3. Вуглеводи: глюкоза, сахароза, крохмаль
Поширення у природі
Вуглеводи – складні оксигеновмісні органічні сполуки. Вони являють собою досить поширені в біологічних системах речовини. До складу сухої речовини рослин входить до 80%, а до складу сухої речовини тваринного походження - до 2% вуглеводів.
Вуглеводи — це органічні сполуки, що мають загальну формулу Cn(H2O)m, де m,n>3.
Класифікація
1. За здатністю до гідролізу:
- прості вуглеводи (моносахариди, монози) - не гідролізуються;
- складні вуглеводи (олігосахариди, полісахариди або поліози) – здатні гідролізуватися до простих вуглеводів:
а) олігосахариди – продукти поліконденсації невеликої кількості моносахаридів, наприклад, сахароза C12H22O11. Звичайно термін олігосахариди застосовують до вуглеводів, що вміщують від двох до п'яти моносахаридних одиниць.
б) полісахариди – продукти поліконденсації великої кількості моносахаридів (C6H10О5)n, де n>1000. Прикладом полісахаридів можуть бути крохмаль, целюлоза та інші.
Класифікація моносахаридів
1. За характером розміщення карбонільної групи
- альдози - моносахариди, що вміщують альдегідну групу
- кетози - моносахариди, що вміщують кетонну групу
2. За кількістю атомів Карбогену
- тетрози, наприклад, треоза C4H8O4
- пентози, наприклад, рибоза C5H10O5
- гексози, наприклад, глюкоза, фруктоза C6H12O6
- відомі також гептози, октози і т.д. Альдегідоспирти і кетоспирти, що вміщують ланцюги Карбогену менші за чотири атоми до вуглеводів не відносять.
Класифікація полісахаридів
1. За біологічним походженням
- полісахариди рослинного походження - крохмаль, целюлоза;
- полісахариди тваринного походження - глікоген.
Використання:
• харчова промисловість;
• текстильна промисловість;
• виготовлення лікарських препаратів.
Глюкоза
Г люкоза має молекулярну формулу — C6H12O6. Молекули глюкози можуть мати або лінійну, або циклічну форму. У кристалах молекули глюкоза знаходиться в одній із двох циклічних форм: або . У водному розчині між цими формами існує динамічна рівновага:
Фізичні властивості глюкози. Біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді.
Біологічне значення глюкози.
1. Фотосинтез. У зелених рослинах вуглеводи утворюються за рахунок каталітичної фотохімічної реакції, в якій вихідними речовинами є оксид Карбону (IV) і вода. Процес фотосинтезу є складним і протікає через багато стадій. У загальному вигляді утворення вуглеводів, наприклад, глюкози при фотосинтезі можна подати у вигляді:
Ключову роль у фотосинтезі відіграє хлорофіл, який являє собою сполуку похідну від порфіринового комплексу Магнію.
2. У мітохондріях живих організмів відбувається окиснення глюкози киснем повітря: . При цьому виділяється енергія, яка використовується для процесів життєдіяльності. Глюкоза міститься в рослинних і тваринних організмах, особливо багато її у винограді, меді, а також стиглих фруктах і ягодах, у корінні, листі та квітах рослин, у крові людини і тварин (близько 0,1 %). Глюкоза — цінна поживна речовина. Їжа людини складається приблизно на 70 % з вуглеводів.
Добування глюкози. Глюкозу добувають в основному гідролізом крохмалю або целюлози.
Хімічні властивості глюкози. Хімічні властивості глюкози зумовлені наявністю в її молекулі альдегідної групи (у лінійній формі) і п’яти гідроксильних груп. Відповідно вона виявляє властивості альдегідів і багатоатомних спиртів.
Реакції за участю альдегідної групи.
1 ) Реакція з амоніачним розчином аргентум оксиду (реакція «срібного дзеркала»):
2) Відновлення альдегідної групи:
Реакції за участю гідроксильних груп.
3) Із купрум (II) гідроксидом без нагрівання глюкоза реагує як багатоатомний спирт і дає характерне синє забарвлення.
Реакції бродіння (проходять за участю мікроорганізмів).
4) Спиртове бродіння:
5) Молочнокисле бродіння:
Ця реакція проходить при скисанні молока, квашенні капусти, силосу, у процесі роботи м’язів у результаті енергетичного обміну.
6) Маслянокисле бродіння:
Масляна кислота, що утворюється, надає неприємного смаку і запаху згірклому вершковому маслу.
Застосування глюкози. Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, у кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення), у хімічній промисловості.