Paljud süsivesikud on valged tahked ained, mis maitsevad magusalt. Erinevatel süsivesikutel on erineval määral maiustusi. Seega on fruktoos kolm korda magusam kui glükoos. Mesi on pool fruktoosi, mistõttu on see nii magus. Teistel süsivesikutel on vähem peen magus maitse.

Tuntuim süsivesik glükoos on üks olulisemaid süsivesikuid, mida leidub vabal kujul taimemahlas, eriti puuviljades ja õienektaris. Süsivesikuid leidub loomade ja inimeste veres, maksas, ajus ja teistes elundites. Seega koguneb inimese maksa glükogeen, loomset päritolu süsivesik.

Süsivesikud on keha peamine energiaallikas. Kui glükoos lagundatakse, siis see vabaneb suur hulk energiat, mida keha kulutab elutähtsatele protsessidele. Süsivesikud moodustavad põhiosa inimese toitumine.

Glükoos on aine, millesse koguneb Päikese energia. Seda võib nimetada link elava looduse ja Päikese vahel. Glükoos sünteesitakse rohelistes taimelehtedes süsihappegaasist ja veest. See on ainulaadne protsess Maal, mis tagab taimede, loomade ja inimeste olemasolu.

Valem C6H12O6 vastab paljudele struktuuridele. Nende hulgast tõstame esile kaks – glükoosi ja fruktoosi. Nende struktuurid sisaldavad viit hüdroksüül- ja ühte karbonüülrühma. Seda juhul, kui ainel on erinevad funktsionaalrühmad. Oleneb funktsionaalrühmadest Keemilised omadused süsivesikuid. Glükoos on aldehüüdalkohol ja fruktoos on ketoonalkohol. Seetõttu on glükoosil omadused mitmehüdroksüülsed alkoholid ja aldehüüdid ning fruktoos – mitmehüdroksüülsed alkoholid ja ketoonid.

Glükoosi ja fruktoosi molekulid on võimelised üksteisega ühinema, eraldades veemolekulid. Kaks molekuli on ühendatud hapnikuaatomi kaudu. Sel viisil kombineerituna moodustavad nad disahhariidi, mida nimetatakse sahharoosiks ehk suhkruks igapäevaelus.

Kiudained ja tärklis

Paljude glükoosimolekulide ühinemisel moodustuvad kiudained (tselluloos) ja tärklis ning glükogeen. Kõik on nende ainetega tuttavad. Puuvilla- ja linakiud koosnevad pikkadest kiu molekulidest. Kiud on osa puidust.

Kiudmolekulid paiknevad üksteisega paralleelselt ja on vesiniksidemetega kindlalt ühendatud. Need tekivad mõne molekuli hapnikuaatomite ja teiste hüdroksüülrühma kuuluvate vesinikuaatomite vahel. Selliseid ühendusi on kogu kiu pikkuses palju. Seetõttu on molekulide "pakett" väga vastupidav.

Tärklise moodustumisel ühinevad glükoosimolekulid, moodustades lineaarsed ja hargnenud ahelad. Tärklis on murenev Valge pulber. Seda leidub kartulis, erinevate teraviljade terades ja köögiviljades. See on meie toidus vajalik komponent.

Looma- ja inimorganismides ühinevad glükoosimolekulid, moodustades loomse tärklise – glükogeeni. Glükogeeni molekulid on hargnenud kui tärklise molekulid. Glükogeen on glükoosivaru: see varustab keha suurenenud füüsilise koormuse ajal glükoosiga.

Glükoos, tärklis ja kiudained omavad suurt tähtsust mitte ainult looduses, vaid ka tööstuses. Glükoosi kasutatakse toiduainetööstuses ja meditsiinis. Tärklist kasutatakse kondiitritoodete valmistamiseks. Kiudu kasutatakse kiudmaterjalina ning kangaste, lakkide ja lõhkeainete tootmiseks.

Vajad õpingutega abi?

Eelmine teema: Estrid: rasvad
Järgmine teema:   Valgud: valgumolekulid ja nende omadused

SEEDIMINE JA IMENDUMINE.

GLÜKOGEENI SÜNTEES JA LAHUSTAMINE.

Individuaalne ülesanne

bioloogia üliõpilane

rühmad 4120-2(b)

Menadjev Ramazan Ismetovitš

Zaporižžja 2012

Kiire märkus süsivesikute kohta
2. Süsivesikute klassifikatsioon
3. Mono- ja disahhariidide organisatsiooni struktuurilised ja funktsionaalsed tunnused: struktuur; looduses viibimine; vastuvõtmine; iseloomulik üksikud esindajad
4.

7. Glükogeeni süntees ja lagundamine
8. Järeldused

9. Kasutatud kirjanduse loetelu.

SISSEJUHATUS

Orgaanilised ühendid moodustavad elusorganismi rakumassist keskmiselt 20-30%.

Nende hulka kuuluvad bioloogilised polümeerid: valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, aga ka rasvad ja mitmed väikesed molekulid – hormoonid, pigmendid, ATP jne. Erinevat tüüpi rakud sisaldavad erinevas koguses orgaanilised ühendid.

LÜHITEAVE SÜSIVESIKUTE KOHTA

Süsivesikud on orgaanilised ühendid, mis koosnevad ühest või mitmest lihtsuhkru molekulist. Süsivesikute molaarmass on vahemikus 100 kuni 1 000 000 Da (Daltoni mass, umbes. võrdne massigaüks vesinikuaatom).

Nende üldvalem on tavaliselt kirjutatud kui Cn (H2O) n (kus n on vähemalt kolm). Esimest korda 1844. aastal võttis selle termini kasutusele kodumaine teadlane K.

Schmid (1822-1894). Nimetus "süsivesikud" tekkis esimese analüüsi põhjal kuulsad esindajad see ühendite rühm. Selgus, et need ained koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust ning vesiniku- ja hapnikuaatomite arvu suhe neis on sama, mis vees: kahe vesinikuaatomi puhul - üks hapnikuaatom. Seega peeti neid süsiniku ja vee ühendiks. Seejärel sai teatavaks paljud süsivesikud, mis sellele tingimusele ei vastanud, kuid nimetus "süsivesikud" on endiselt üldtunnustatud.

Loomarakus leidub süsivesikuid koguses, mis ei ületa 2-5%. Taimerakud on kõige rikkamad süsivesikute poolest, kus nende sisaldus ulatub kohati 90%-ni kuivkaalust (näiteks kartulimugulates, seemnetes).

SÜSIVESIKUTE KLASSIFIKATSIOON

Monosahhariidid on mitmehüdroksüülsete alkoholide ketooni- või aldehüüdderivaadid. Neid moodustavad süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomid on vahekorras 1:2:1.

Lihtsuhkrute üldvalem on (CH2O) n. Olenevalt süsiniku karkassi pikkusest (süsinikuaatomite arvust) jagunevad need: trioosideks-C3, tetroosideks-C4, pentoosideks-C5, heksoosideks-C6 jne. Lisaks jagunevad suhkrud: - aldoosideks, mis sisaldavad aldehüüdrühma, - C=O. Nende hulka kuuluvad | N glükoos:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH

Lahustes on kõik suhkrud, alustades pentoosidest, tsüklilise vormiga; lineaarsel kujul esinevad ainult trioosid ja tetroosid. Tsüklilise vormi moodustumisel seotakse aldehüüdrühma hapnikuaatom kovalentse sidemega ahela eelviimase süsinikuaatomiga, mille tulemusena tekivad poolatsetaalid (aldooside puhul) ja hemiketaalid (ketooside puhul). ).

See suhkur on üks fotosünteesi vaheprodukte. Pentoose leidub looduslikes tingimustes peamiselt keerukamate ainete molekulide, näiteks pentosaanideks nimetatavate komplekssete polüsahhariidide, aga ka taimsete kummide komponentidena. Pentoose leidub märkimisväärses koguses (10-15%) puidus ja põhus. Arabinoosi leidub valdavalt looduses.

Seda leidub kirsiliimas, peedis ja kummiaraabikus, kust seda saadakse. Riboos ja desoksüriboos esinevad laialdaselt loomade ja taimestik, need on suhkrud, mis on osa monomeeridest nukleiinhapped RNA ja DNA. Riboos valmistatakse arabinoosi epimeriseerimise teel.

Ksüloos moodustub õlgedes, kliides, puidus ja päevalillekestas sisalduva ksüloospolüsahhariidi hüdrolüüsil. Tooted erinevat tüüpi Ksüloosi fermentatsiooniained on piim-, äädik-, sidrun-, merevaik- ja muud happed.

Inimkeha omastab ksüloosi halvasti. Ksüloosi sisaldavaid hüdrolüsaate kasutatakse teatud tüüpi pärmi kasvatamiseks, neid kasutatakse valguallikana põllumajandusloomade söötmiseks. Ksüloosi redutseerimisel saadakse ksülitool, mida kasutatakse diabeetikutel suhkruasendajana.

Ksülitooli kasutatakse laialdaselt niiskuse stabilisaatori ja plastifikaatorina (paberitööstuses, parfümeerias ja tsellofaani tootmises).

See on üks peamisi komponente paljude pindaktiivsete ainete, lakkide ja liimide tootmisel. Levinumad heksoosid on glükoos, fruktoos, galaktoos ja nende üldine valem- C6H12O6. Glükoosi (viinamarjasuhkur, dekstroos) leidub viinamarjade ja teiste magusate puuviljade mahlas ning väikestes kogustes loomadel ja inimestel. Glükoos on osa kõige olulisematest disahhariididest – roo- ja viinamarjasuhkrutest.

Kõrgmolekulaarsed polüsahhariidid, st tärklis, glükogeen (loomne tärklis) ja kiudained, on täielikult ehitatud omavahel ühendatud glükoosimolekulide jäänustest erinevatel viisidel. Glükoos on rakkude peamine energiaallikas. Inimveri sisaldab 0,1–0,12% glükoosi, selle taseme langus põhjustab närvi- ja lihasrakkude talitlushäireid, millega mõnikord kaasnevad krambid või minestamine. Glükoosi taset veres reguleerib närvisüsteemi ja endokriinsete näärmete kompleksne mehhanism.

Glükoosi kasutatakse tekstiilitootmises ja mõnes teises tööstusharus redutseerijana. Meditsiinis kasutatakse puhast glükoosi verre süstitavate lahuste kujul mitmete haiguste korral ja tablettidena. C-vitamiini saadakse sellest.

Galaktoos koos glükoosiga on osa mõnedest glükosiididest ja polüsahhariididest. Galaktoosi molekulide jäägid on osa kõige keerulisematest biopolümeeridest – gangliosiididest ehk glükosfingolipiididest. Neid leidub inimeste ja loomade närviganglionides ning neid leidub ka ajukoes, põrnas punastes verelibledes. Galaktoosi saadakse peamiselt piimasuhkru hüdrolüüsil. Fruktoosi (puuviljasuhkrut) leidub vabas olekus puuviljades ja mees.

See on paljude komplekssuhkrute, näiteks roosuhkru, komponent, millest seda saab hüdrolüüsi teel. Inuliini, keeruka ehitusega kõrgmolekulaarset polüsahhariidi, leidub mõnes taimes. Inuliinist saadakse ka fruktoosi. Fruktoos on väärtuslik toidusuhkur; see on 1,5 korda magusam kui sahharoos ja 3 korda magusam kui glükoos. See imendub kehas hästi. Fruktoosi vähendamisel moodustuvad sorbitool ja mannitool. Sorbitooli kasutatakse suhkruasendajana diabeetikute dieedis; Lisaks kasutatakse seda askorbiinhappe (C-vitamiini) tootmiseks.

Disahhariidid on tüüpilised suhkrutaolised polüsahhariidid. See tahked ained, või mittekristalluvad siirupid, vees hästi lahustuvad.

Nii amorfsed kui ka kristalsed disahhariidid sulavad tavaliselt teatud temperatuurivahemikus ja reeglina lagunedes. Disahhariidid tekivad kondensatsioonireaktsioonil kahe monosahhariidi, tavaliselt heksoosi vahel. Kahe monosahhariidi vahelist sidet nimetatakse glükosiidsidemeks. Tavaliselt moodustub see külgnevate monosahhariidühikute esimese ja neljanda süsinikuaatomi vahel (1,4-glükosiidside).

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Linnasesuhkur on oluliselt vähem magus kui roosuhkur (0,6 korda samadel kontsentratsioonidel). Laktoos (piimasuhkur).

Selle disahhariidi nimi tekkis seoses selle tootmisega piimast (ladina keelest lactum - piim). Hüdrolüüsi käigus laguneb laktoos glükoosiks ja galaktoosiks:

Laktoos erineb teistest suhkrutest selle poolest, et see ei ole hügroskoopne: see ei niisuta. Piimasuhkrut kasutatakse ravimina ja imikute toiduna. Laktoos on 4–5 korda vähem magus kui sahharoos. Sahharoos (roosuhkur või peedisuhkur). Nimi tekkis seoses selle ekstraheerimisega kas suhkrupeedist või suhkruroost. Roosuhkrut tunti palju sajandeid eKr.

Ainult sisse 18. sajandi keskpaik V. see disahhariid avastati suhkrupeedist ja alles 19. sajandi alguses. see saadi tootmistingimustes. Sahharoos on taimemaailmas väga levinud. Lehed ja seemned sisaldavad alati väikeses koguses sahharoosi. Seda leidub ka puuviljades (aprikoosid, virsikud, pirnid, ananassid). Palju on seda vahtra- ja palmimahlas ning maisis. See on kõige kuulsam ja laialdasemalt kasutatav suhkur.

Hüdrolüüsil moodustub sellest glükoos ja fruktoos:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Roosuhkru ümberpööramisel (hüdrolüüsiprotsessi muutumise tõttu lahuse paremalt pöörlemiselt vasakule) tekkivat võrdses koguses glükoosi ja fruktoosi segu nimetatakse invertsuhkruks (pöörlemise inversioon). Looduslik invertsuhkur on mesi, mis koosneb peamiselt glükoosist ja fruktoosist. Sahharoosi saadakse tohututes kogustes.

SÜSIVESIKUTE KLASSIFIKATSIOON

Suhkrupeet sisaldab 16-20% sahharoosi, suhkruroog - 14-26%. Pestud peet purustatakse ja sahharoosi ekstraheeritakse korduvalt masinates umbes 80-kraadise veega. Saadud vedelikku, mis sisaldab lisaks sahharoosile ka palju erinevaid lisandeid, töödeldakse lubjaga.

Lubi sadestub kaltsiumisoolade kujul orgaanilised happed, samuti valgud ja mõned muud ained. Osa lubjast moodustab roosuhkruga külmas vees lahustuvaid kaltsiumsahharaate, mis süsihappegaasiga töötlemisel hävivad.

Kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse filtrimisega ja filtraat aurutatakse pärast täiendavat puhastamist vaakumis, kuni saadakse pastataoline mass.

Vabanenud sahharoosikristallid eraldatakse tsentrifuugide abil. Nii saadakse toorgranuleeritud suhkur, mis on kollaka värvusega, pruunika värvusega emalahus ja mittekristalliseeriv siirup (peedimelass ehk melass). Granuleeritud suhkur puhastatakse (rafineeritakse) ja saadakse valmistoode.

1234Järgmine ⇒

Avaldamise kuupäev: 2015-11-01; Loetud: 417 | Lehe autoriõiguste rikkumine

I peatükk. SÜSIVESIKUD

§ 1. SÜSIVESIKUTE KLASSIFIKATSIOON JA FUNKTSIOONID

Juba iidsetel aegadel tutvus inimkond süsivesikutega ja õppis neid oma igapäevaelus kasutama.

Puuvill, lina, puit, tärklis, mesi, roosuhkur on vaid osa süsivesikutest, mis on oma rolli mänginud oluline roll tsivilisatsiooni arengus. Süsivesikud on ühed levinumad orgaanilised ühendid looduses. Need on mis tahes organismide, sealhulgas bakterite, taimede ja loomade rakkude lahutamatud komponendid. Taimedel moodustavad süsivesikud 80–90% kuivmassist, loomadel umbes 2% kehamassist.

Nende sünteesi süsinikdioksiidist ja veest teostavad rohelised taimed energiat kasutades päikesevalgus (fotosüntees). Selle protsessi üldine stöhhiomeetriline võrrand on:

Glükoos ja teised lihtsad süsivesikud muundatakse seejärel keerukamateks süsivesikuteks, nagu tärklis ja tselluloos.

Taimed kasutavad neid süsivesikuid hingamisprotsessi kaudu energia vabastamiseks. See protsess on sisuliselt vastupidine fotosünteesile:

Huvitav teada! Rohelised taimed ja bakterid neelavad igal aastal fotosünteesi käigus atmosfäärist ligikaudu 200 miljardit tonni süsinikdioksiidi. Sel juhul eraldub atmosfääri umbes 130 miljardit tonni hapnikku ja sünteesitakse 50 miljardit tonni.

tonni orgaanilisi süsinikuühendeid, peamiselt süsivesikuid.

Loomad ei ole võimelised sünteesima süsihappegaasist ja veest süsivesikuid.

Süsivesikuid koos toiduga tarbides kasutavad loomad neisse kogunenud energiat elutähtsate protsesside alalhoidmiseks.

Nimetus "süsivesikud" on ajalooline. Nende ainete esimesi esindajaid kirjeldati üldvalemiga CmH2nOn või Cm(H2O)n. Teine süsivesikute nimi on Sahara– seletatakse kõige lihtsamate süsivesikute magusa maitsega.

Omal moel keemiline struktuur süsivesikud on kompleksne ja mitmekesine ühendite rühm. Nende hulgas on nii üsna lihtsaid ühendeid, mille molekulmass on umbes 200, kui ka hiiglaslikke polümeere, mille molekulmass ulatub mitme miljonini. Koos süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomitega võivad süsivesikud sisaldada fosfori, lämmastiku, väävli ja harvemini ka muid elemente.

Süsivesikute klassifikatsioon

Kõik teadaolevad süsivesikud võib jagada kaheks suured rühmad – lihtsad süsivesikud ja komplekssed süsivesikud.

Eraldi rühma moodustavad süsivesikuid sisaldavad segapolümeerid, näiteks glükoproteiinid - kompleks valgu molekuliga, glükolipiidid - kompleks lipiidiga jne.

Lihtsad süsivesikud (monosahhariidid või monosahhariidid) on polühüdroksükarbonüülühendid, mis ei ole hüdrolüüsil võimelised moodustama lihtsamaid süsivesikute molekule.

Kui monosahhariidid sisaldavad aldehüüdrühma, siis kuuluvad nad aldooside (aldehüüdalkoholide) klassi, kui sisaldavad ketoonrühma, siis ketooside (ketoalkoholide) klassi. Sõltuvalt süsinikuaatomite arvust monosahhariidi molekulis eristatakse trioose (C3), tetroose (C4), pentoose (C5), heksoose (C6) jne:

Kõige levinumad looduses leiduvad ühendid on pentoosid ja heksoosid.

Komplekssed süsivesikud (polüsahhariidid või polioosid) on monosahhariidide jääkidest valmistatud polümeerid.

Hüdrolüüsimisel moodustavad nad lihtsaid süsivesikuid. Sõltuvalt polümerisatsiooniastmest jaotatakse need madala molekulmassiga (oligosahhariidid, mille polümerisatsiooniaste on tavaliselt alla 10) ja suure molekulmassiga. Oligosahhariidid on suhkrutaolised süsivesikud, mis lahustuvad vees ja on magusa maitsega.

Metallioone (Cu2+, Ag+) redutseerivate võime järgi jaotatakse need redutseerivateks ja mitteredutseerivateks. Sõltuvalt koostisest võib polüsahhariidid jagada ka kahte rühma: homopolüsahhariidid ja heteropolüsahhariidid.

Homopolüsahhariidid on ehitatud sama tüüpi monosahhariidide jääkidest ja heteropolüsahhariidid erinevate monosahhariidide jääkidest.

Ülaltoodu koos näidetega iga süsivesikute rühma kõige levinumate esindajate kohta on esitatud järgmisel diagrammil:

Süsivesikute funktsioonid

Polüsahhariidide bioloogilised funktsioonid on väga mitmekesised.

Energia ja salvestusfunktsioon

Süsivesikud sisaldavad suurema osa kaloritest, mida inimene tarbib toiduga.

Peamine toiduga tarnitav süsivesik on tärklis.

Süsivesikud: nende klassifikatsioon ja koostis

See sisaldub pagaritooted, kartul, teravilja osana. Inimese toidus on ka glükogeeni (maksas ja lihas), sahharoosi (eri roogade lisandina), fruktoosi (puuviljades ja mees) ja laktoosi (piimas).

Polüsahhariidid tuleb enne kehasse imendumist seedetrakti ensüümide abil monosahhariidideks hüdrolüüsida. Ainult sellisel kujul imenduvad nad verre. Vereringega sisenevad monosahhariidid elunditesse ja kudedesse, kus neid kasutatakse oma süsivesikute või muude ainete sünteesimiseks või lagundatakse, et ammutada neist energiat.

Glükoosi lagunemise tulemusena vabanev energia salvestub ATP kujul.

Glükoosi lagundamiseks on kaks protsessi: anaeroobne (hapniku puudumisel) ja aeroobne (hapniku juuresolekul). Anaeroobse protsessi tulemusena tekib piimhape

mis raske füüsilise koormuse korral koguneb lihastesse ja põhjustab valu.

Aeroobse protsessi tulemusena oksüdeeritakse glükoos süsinikmonooksiidiks (IV) ja veeks:

Glükoosi aeroobse lagunemise tulemusena vabaneb palju rohkem energiat kui anaeroobse lagunemise tulemusena.

Üldiselt vabaneb 1 g süsivesikute oksüdeerimisel 16,9 kJ energiat.

Glükoos võib läbida alkohoolse käärimise. Seda protsessi viib läbi pärm anaeroobsetes tingimustes:

Alkohoolset kääritamist kasutatakse tööstuses laialdaselt veinide ja etüülalkoholi tootmiseks.

Inimene õppis kasutama mitte ainult alkohoolset kääritamist, vaid leidis ka piimhappekääritamise kasutuse, näiteks piimhappetoodete saamiseks ja juurviljade marineerimiseks.

Inimese ega loomade kehas puuduvad ensüümid, mis suudaksid tselluloosi hüdrolüüsida, kuid tselluloos on paljude loomade, eriti mäletsejaliste jaoks toidu põhikomponent.

Nende loomade maod sisaldavad suures koguses baktereid ja algloomi, mis toodavad ensüümi tsellulaasi, mis katalüüsib tselluloosi hüdrolüüsi glükoosiks. Viimased võivad läbida täiendavaid muundumisi, mille tulemusena moodustuvad või-, äädik- ja propioonhape, mis võivad imenduda mäletsejaliste verre.

Süsivesikud täidavad ka varufunktsiooni.

Seega on tärklis, sahharoos, taimedes glükoos ja loomadel glükogeen nende rakkude energiavaru.

Konstruktsiooni-, tugi- ja kaitsefunktsioonid

Tselluloos taimedes ja kitiin selgrootutel ja seentel täidavad toetavaid ja kaitsefunktsioone.

Polüsahhariidid moodustavad mikroorganismides kapsli, tugevdades seeläbi membraani. Bakterite lipopolüsahhariidid ja loomarakkude pinna glükoproteiinid tagavad rakkudevahelise interaktsiooni ja keha immunoloogiliste reaktsioonide selektiivsuse. Riboos on RNA ehitusmaterjal ja desoksüriboos DNA jaoks.

Hepariin täidab kaitsefunktsiooni. See süsivesik, mis on verehüübimise inhibiitor, takistab verehüüvete teket. Seda leidub imetajate veres ja sidekoes.

Polüsahhariididest moodustunud bakteriraku seinad, mida hoiavad koos lühikesed aminohappeahelad, kaitsevad bakterirakke kahjulike mõjude eest. Koorikloomadel ja putukatel osalevad süsivesikud kaitsefunktsiooni täitva eksoskeleti ehituses.

Reguleeriv funktsioon

Kiudained suurendavad soolestiku motoorikat, parandades seeläbi seedimist.

Huvitav on süsivesikute kasutamise võimalus vedelkütuse – etanooli – allikana.

Juba iidsetest aegadest on puitu kasutatud kodude kütmiseks ja toidu valmistamiseks. Kaasaegses ühiskonnas asendatakse seda tüüpi kütus muude tüüpidega - nafta ja kivisöega, mis on odavamad ja mugavamad kasutada. Taimne tooraine on vaatamata mõningatele ebamugavustele kasutamisel, erinevalt naftast ja kivisöest, taastuv energiaallikas. Kuid selle kasutamine mootorites sisepõlemine raske. Nendel eesmärkidel on eelistatav kasutada vedelkütust või gaasi.

Madala kvaliteediga puidust, õlgedest või muudest tselluloosi või tärklist sisaldavatest taimsetest materjalidest saab vedelkütust - etanool.

Selleks peate esmalt glükoosi saamiseks hüdrolüüsima tselluloosi või tärklist:

ja seejärel allutada saadud glükoos alkoholkääritamisele etüülalkoholi tootmiseks. Pärast puhastamist saab seda kasutada sisepõlemismootorite kütusena. Tuleb märkida, et Brasiilias toodetakse selleks aastas miljardeid liitreid alkoholi suhkruroost, sorgost ja maniokist, mida kasutatakse sisepõlemismootorites.

SÜSIVESIKUTE BIOLOOGILINE ROLL.

SEEDIMINE JA IMENDUMINE.

GLÜKOGEENI SÜNTEES JA LAHUSTAMINE.

Individuaalne ülesanne

bioloogia üliõpilane

rühmad 4120-2(b)

Menadjev Ramazan Ismetovitš

Zaporižžja 2012

Biopolümeeride bioloogiline roll - polüsahhariidid
5. Süsivesikute keemilised omadused
6. Seedimine ja imendumine

7. Glükogeeni süntees ja lagundamine
8. Järeldused

9. Kasutatud kirjanduse loetelu.

SISSEJUHATUS

Orgaanilised ühendid moodustavad elusorganismi rakumassist keskmiselt 20-30%. Nende hulka kuuluvad bioloogilised polümeerid: valgud, nukleiinhapped, süsivesikud, aga ka rasvad ja mitmed väikesed molekulid – hormoonid, pigmendid, ATP jne. Erinevat tüüpi rakud sisaldavad erinevas koguses orgaanilisi ühendeid.

Taimerakkudes on ülekaalus komplekssüsivesikud-polüsahhariidid, loomsetes rakkudes on aga rohkem valke ja rasvu. Kuid iga orgaaniliste ainete rühm mis tahes tüüpi rakus täidab sarnaseid funktsioone: see annab energiat ja on ehitusmaterjal.

LÜHITEAVE SÜSIVESIKUTE KOHTA

Süsivesikud on orgaanilised ühendid, mis koosnevad ühest või mitmest lihtsuhkru molekulist.

Süsivesikute molaarmass on vahemikus 100 kuni 1 000 000 Da (Daltoni mass, ligikaudu võrdne ühe vesinikuaatomi massiga). Nende üldvalem on tavaliselt kirjutatud kui Cn (H2O) n (kus n on vähemalt kolm). Esimest korda võttis selle mõiste kasutusele 1844. aastal kodumaine teadlane K. Schmid (1822-1894). Nimetus "süsivesikud" tekkis selle ühendite rühma esimeste teadaolevate esindajate analüüsist. Selgus, et need ained koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust ning vesiniku- ja hapnikuaatomite arvu suhe neis on sama, mis vees: kahe vesinikuaatomi puhul - üks hapnikuaatom.

Seega peeti neid süsiniku ja vee ühendiks. Seejärel sai teatavaks paljud süsivesikud, mis sellele tingimusele ei vastanud, kuid nimetus "süsivesikud" on endiselt üldtunnustatud. Loomarakus leidub süsivesikuid koguses, mis ei ületa 2-5%. Taimerakud on kõige rikkamad süsivesikute poolest, kus nende sisaldus ulatub kohati 90%-ni kuivkaalust (näiteks kartulimugulates, seemnetes).

SÜSIVESIKUTE KLASSIFIKATSIOON

Süsivesikuid on kolm rühma: monosahhariidid ehk lihtsuhkrud (glükoos, fruktoos); oligosahhariidid - ühendid, mis koosnevad 2-10 järjestikku ühendatud lihtsuhkrute (sahharoos, maltoos) molekulist; polüsahhariidid, sealhulgas üle 10 suhkrumolekuli (tärklis, tselluloos).

MONO- JA DISHHARIIDIDE ORGANISATSIOONI STRUKTUURILISED JA FUNKTSIOONILISED OMADUSED: STRUKTUUR; LOODUSES OLEMINE; KÄTTE. ÜKSIKUD ESINDAJATE OMADUSED

Monosahhariidid on mitmehüdroksüülsete alkoholide ketooni- või aldehüüdderivaadid. Neid moodustavad süsiniku, vesiniku ja hapniku aatomid on vahekorras 1:2:1. Lihtsuhkrute üldvalem on (CH2O) n. Sõltuvalt süsiniku skeleti pikkusest (süsinikuaatomite arvust) jagunevad need: trioosideks-C3, tetroosiks-C4, pentoosideks-C5, heksoosideks-C6 jne.

d) Lisaks jagunevad suhkrud: - aldoosideks, mis sisaldavad aldehüüdrühma, - C=O. Nende hulka kuuluvad | N glükoos:

H H H H H
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
OH OH OH OH

Ketoonrühma sisaldavad ketoosid on C-. Näiteks || viitab fruktoosile.

Lahustes on kõik suhkrud, alustades pentoosidest, tsüklilise vormiga; lineaarsel kujul esinevad ainult trioosid ja tetroosid.

Tsüklilise vormi moodustumisel seotakse aldehüüdrühma hapnikuaatom kovalentse sidemega ahela eelviimase süsinikuaatomiga, mille tulemusena tekivad poolatsetaalid (aldooside puhul) ja hemiketaalid (ketooside puhul). ).

MONOSAHHARIIDIDE OMADUSED, VALITUD ESINDAJAD

Tetroosidest on erütroos kõige olulisem ainevahetusprotsessides.

See suhkur on üks fotosünteesi vaheprodukte. Pentoose leidub looduslikes tingimustes peamiselt keerukamate ainete molekulide, näiteks pentosaanideks nimetatavate komplekssete polüsahhariidide, aga ka taimsete kummide komponentidena.

Pentoose leidub märkimisväärses koguses (10-15%) puidus ja põhus. Arabinoosi leidub valdavalt looduses. Seda leidub kirsiliimas, peedis ja kummiaraabikus, kust seda saadakse. Riboos ja desoksüriboos on loomade ja taimede maailmas laialdaselt esindatud; need on suhkrud, mis on osa RNA ja DNA nukleiinhapete monomeeridest. Riboos valmistatakse arabinoosi epimeriseerimise teel.

Ksüloos moodustub õlgedes, kliides, puidus ja päevalillekestas sisalduva ksüloospolüsahhariidi hüdrolüüsil. Erinevat tüüpi ksüloosi fermentatsiooni saadused on piim-, äädik-, sidrun-, merevaik- ja muud happed. Inimkeha omastab ksüloosi halvasti.

Ksüloosi sisaldavaid hüdrolüsaate kasutatakse teatud tüüpi pärmi kasvatamiseks, neid kasutatakse valguallikana põllumajandusloomade söötmiseks. Ksüloosi redutseerimisel saadakse ksülitool, mida kasutatakse diabeetikutel suhkruasendajana. Ksülitooli kasutatakse laialdaselt niiskuse stabilisaatori ja plastifikaatorina (paberitööstuses, parfümeerias ja tsellofaani tootmises). See on üks peamisi komponente paljude pindaktiivsete ainete, lakkide ja liimide tootmisel.

Kõige tavalisemad heksoosid on glükoos, fruktoos ja galaktoos; nende üldvalem on C6H12O6. Glükoosi (viinamarjasuhkur, dekstroos) leidub viinamarjade ja teiste magusate puuviljade mahlas ning väikestes kogustes loomadel ja inimestel. Glükoos on osa kõige olulisematest disahhariididest – roo- ja viinamarjasuhkrutest. Kõrgmolekulaarsed polüsahhariidid, st tärklis, glükogeen (loomne tärklis) ja kiudained, koosnevad täielikult üksteisega mitmel viisil ühendatud glükoosimolekulide jäänustest.

Glükoos on rakkude peamine energiaallikas. Inimveri sisaldab 0,1–0,12% glükoosi, selle taseme langus põhjustab närvi- ja lihasrakkude talitlushäireid, millega mõnikord kaasnevad krambid või minestamine. Glükoosi taset veres reguleerib närvisüsteemi ja endokriinsete näärmete kompleksne mehhanism.

Üks levinumaid raskeid endokriinseid haigusi - suhkurtõbi - on seotud kõhunäärme saarekeste alatalitlusega. Sellega kaasneb lihas- ja rasvarakkude membraani glükoosi läbilaskvuse märkimisväärne vähenemine, mis toob kaasa glükoositaseme tõusu veres ja uriinis. Meditsiinilise otstarbega glükoosi saadakse tehnilise glükoosi puhastamisel – ümberkristallimisel – vesi- või vesi-alkoholilahustest.

Glükoosi kasutatakse tekstiilitootmises ja mõnes teises tööstusharus redutseerijana. Meditsiinis kasutatakse puhast glükoosi verre süstitavate lahuste kujul mitmete haiguste korral ja tablettidena.

Sellest saadakse C-vitamiini.Galaktoos koos glükoosiga on osa mõnedest glükosiididest ja polüsahhariididest. Galaktoosi molekulide jäägid on osa kõige keerulisematest biopolümeeridest – gangliosiididest ehk glükosfingolipiididest. Neid leidub inimeste ja loomade närviganglionides ning neid leidub ka ajukoes, põrnas punastes verelibledes. Galaktoosi saadakse peamiselt piimasuhkru hüdrolüüsil. Fruktoosi (puuviljasuhkrut) leidub vabas olekus puuviljades ja mees.

See on paljude komplekssuhkrute, näiteks roosuhkru, komponent, millest seda saab hüdrolüüsi teel. Inuliini, keeruka ehitusega kõrgmolekulaarset polüsahhariidi, leidub mõnes taimes. Inuliinist saadakse ka fruktoosi. Fruktoos on väärtuslik toidusuhkur; see on 1,5 korda magusam kui sahharoos ja 3 korda magusam kui glükoos.

See imendub kehas hästi. Fruktoosi vähendamisel moodustuvad sorbitool ja mannitool. Sorbitooli kasutatakse suhkruasendajana diabeetikute dieedis; Lisaks kasutatakse seda askorbiinhappe (C-vitamiini) tootmiseks.

Oksüdeerumisel tekib fruktoos viin- ja oksaalhapet.

Disahhariidid on tüüpilised suhkrutaolised polüsahhariidid. Need on vees hästi lahustuvad tahked ained ehk mittekristalluvad siirupid. Nii amorfsed kui ka kristalsed disahhariidid sulavad tavaliselt teatud temperatuurivahemikus ja reeglina lagunedes. Disahhariidid tekivad kondensatsioonireaktsioonil kahe monosahhariidi, tavaliselt heksoosi vahel. Kahe monosahhariidi vahelist sidet nimetatakse glükosiidsidemeks. Tavaliselt moodustub see külgnevate monosahhariidühikute esimese ja neljanda süsinikuaatomi vahel (1,4-glükosiidside).

Seda protsessi saab korrata lugematu arv kordi, mille tulemusena moodustuvad hiiglaslikud polüsahhariidimolekulid. Kui monosahhariidiüksused ühinevad, nimetatakse neid jääkaineteks. Seega koosneb maltoos kahest glükoosijäägist. Disahhariididest on kõige levinumad maltoos (glükoos + glükoos), laktoos (glükoos + galaktoos) ja sahharoos (glükoos + fruktoos).

DISHHARIIDIDE VALITUD ESINDAJAD

Maltoos (linnasesuhkur) on valemiga C12H22O11.

Süsivesikud. Klassifikatsioon. Funktsioonid

Nimetus tekkis seoses maltoosi tootmismeetodiga: seda saadakse linnase mõjul tärklisest (ladina keeles maltum - malt). Hüdrolüüsi tulemusena jaguneb maltoos kaheks glükoosi molekuliks:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Linnasesuhkur on tärklise hüdrolüüsi vahesaadus ning on laialt levinud taime- ja loomaorganismides.

Linnasesuhkur on oluliselt vähem magus kui roosuhkur (0,6 korda samadel kontsentratsioonidel). Laktoos (piimasuhkur). Selle disahhariidi nimi tekkis seoses selle valmistamisega piimast (lat.

laktum – piim). Hüdrolüüsi käigus laguneb laktoos glükoosiks ja galaktoosiks:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Laktoosi saadakse piimast: lehmapiim sisaldab 4-5,5%. inimese piima - 5,5-8,4 %.

Laktoos erineb teistest suhkrutest selle poolest, et see ei ole hügroskoopne: see ei niisuta. Piimasuhkrut kasutatakse ravimina ja imikute toiduna.

Laktoos on 4–5 korda vähem magus kui sahharoos. Sahharoos (roosuhkur või peedisuhkur). Nimi tekkis seoses selle ekstraheerimisega kas suhkrupeedist või suhkruroost. Roosuhkrut tunti palju sajandeid eKr. Alles 18. sajandi keskel. see disahhariid avastati suhkrupeedist ja alles 19. sajandi alguses. see saadi tootmistingimustes.

Sahharoos on taimemaailmas väga levinud. Lehed ja seemned sisaldavad alati väikeses koguses sahharoosi. Seda leidub ka puuviljades (aprikoosid, virsikud, pirnid, ananassid). Palju on seda vahtra- ja palmimahlas ning maisis. See on kõige kuulsam ja laialdasemalt kasutatav suhkur. Hüdrolüüsil moodustub sellest glükoos ja fruktoos:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Roosuhkru ümberpööramisel (hüdrolüüsiprotsessi muutumise tõttu lahuse paremalt pöörlemiselt vasakule) tekkivat võrdses koguses glükoosi ja fruktoosi segu nimetatakse invertsuhkruks (pöörlemise inversioon).

Looduslik invertsuhkur on mesi, mis koosneb peamiselt glükoosist ja fruktoosist. Sahharoosi saadakse tohututes kogustes. Suhkrupeet sisaldab 16-20% sahharoosi, suhkruroog - 14-26%. Pestud peet purustatakse ja sahharoosi ekstraheeritakse korduvalt masinates umbes 80-kraadise veega.

Saadud vedelikku, mis sisaldab lisaks sahharoosile ka palju erinevaid lisandeid, töödeldakse lubjaga. Lubi sadestab hulga orgaanilisi happeid, aga ka valke ja mõningaid muid aineid kaltsiumisoolade kujul.

Osa lubjast moodustab roosuhkruga külmas vees lahustuvaid kaltsiumsahharaate, mis süsihappegaasiga töötlemisel hävivad.

Kaltsiumkarbonaadi sade eraldatakse filtrimisega ja filtraat aurutatakse pärast täiendavat puhastamist vaakumis, kuni saadakse pastataoline mass. Vabanenud sahharoosikristallid eraldatakse tsentrifuugide abil. Nii saadakse toorgranuleeritud suhkur, mis on kollaka värvusega, pruunika värvusega emalahus ja mittekristalliseeriv siirup (peedimelass ehk melass).

Granuleeritud suhkur puhastatakse (rafineeritakse) ja saadakse valmistoode.

1234Järgmine ⇒

Avaldamise kuupäev: 2015-11-01; Loetud: 416 | Lehe autoriõiguste rikkumine

studopedia.org – Studopedia.Org – 2014-2018 (0,002 s)…

Süsivesikud on ained üldvalemiga C n (H 2 O) m, kus n ja m võivad olla erineva tähendusega. Nimetus "süsivesikud" peegeldab tõsiasja, et vesinik ja hapnik esinevad nende ainete molekulides samas vahekorras kui veemolekulis. Lisaks süsinikule, vesinikule ja hapnikule võivad süsivesikute derivaadid sisaldada muid elemente, näiteks lämmastikku.

Süsivesikud on üks peamisi orgaaniliste ainete rühmi rakkudes. Need on fotosünteesi esmasaadused ja teiste taimede orgaaniliste ainete (orgaanilised happed, alkoholid, aminohapped jne) biosünteesi algproduktid ning neid leidub ka kõigi teiste organismide rakkudes. Loomarakus jääb süsivesikute sisaldus 1-2% piiresse, taimerakkudes võib see kohati ulatuda 85-90% kuivainemassist.

Süsivesikuid on kolm rühma:

• monosahhariidid või lihtsuhkrud;
• oligosahhariidid - ühendid, mis koosnevad 2-10 järjestikku ühendatud lihtsuhkrute molekulist (näiteks disahhariidid, trisahhariidid jne).
• polüsahhariidid koosnevad enam kui 10 lihtsuhkrute või nende derivaatide (tärklis, glükogeen, tselluloos, kitiin) molekulist.

Monosahhariidid (lihtsad suhkrud)

Sõltuvalt süsiniku karkassi pikkusest (süsinikuaatomite arvust) jagunevad monosahhariidid trioosideks (C 3), tetroosideks (C 4), pentoosideks (C 5), heksoosideks (C 6), heptoosideks (C 7).

Monosahhariidimolekulid on kas aldehüüdalkoholid (aldoosid) või ketoalkoholid (ketoosid). Nende ainete keemilised omadused määravad eelkõige aldehüüd- või ketoonrühmad, millest need molekulid koosnevad.

Monosahhariidid lahustuvad vees hästi ja neil on magus maitse.

Vees lahustatuna omandavad monosahhariidid, alustades pentoosidest, rõngakujulise kuju.

Pentooside ja heksooside tsüklilised struktuurid - nende tavalised vormid: mis tahes Sel hetkel ainult väike osa molekulidest eksisteerib "avatud ahelaga" kujul. Oligo- ja polüsahhariidide hulka kuuluvad ka monosahhariidide tsüklilised vormid.

Lisaks suhkrutele, milles kõik süsinikuaatomid on seotud hapnikuaatomitega, on osaliselt redutseeritud suhkrud, millest olulisim on desoksüriboos.

Oligosahhariidid

Hüdrolüüsimisel moodustavad oligosahhariidid mitu lihtsuhkru molekuli. Oligosahhariidides on lihtsuhkrute molekulid ühendatud nn glükosiidsidemetega, ühendades ühe molekuli süsinikuaatomi läbi hapniku teise molekuli süsinikuaatomiga.

Olulisemate oligosahhariidide hulka kuuluvad maltoos (linnasesuhkur), laktoos (piimasuhkur) ja sahharoos (roo- või peedisuhkur). Neid suhkruid nimetatakse ka disahhariidideks. Oma omaduste järgi blokeerivad disahhariidid monosahhariide. Need lahustuvad vees hästi ja on magusa maitsega.

Polüsahhariidid

Need on suure molekulmassiga (kuni 10 000 000 Da) polümeeri biomolekulid, mis koosnevad suurest hulgast monomeeridest – lihtsuhkrutest ja nende derivaatidest.

Polüsahhariidid võivad koosneda sama või erinevat tüüpi monosahhariididest. Esimesel juhul nimetatakse neid homopolüsahhariidideks (tärklis, tselluloos, kitiin jne), teisel - heteropolüsahhariidid (hepariin). Kõik polüsahhariidid on vees lahustumatud ja neil ei ole magusat maitset. Mõned neist on võimelised turse ja lima.

Kõige olulisemad polüsahhariidid on järgmised.

Tselluloos- lineaarne polüsahhariid, mis koosneb mitmest sirgest paralleelsest ahelast, mis on ühendatud vesiniksidemetega. Iga ahela moodustavad β-D-glükoosi jäägid. Selline struktuur takistab vee läbitungimist ja on väga tõmbetugevus, mis tagab taimerakumembraanide stabiilsuse, mis sisaldab 26-40% tselluloosi.

Tselluloos on toiduks paljudele loomadele, bakteritele ja seentele. Kuid enamik loomi, sealhulgas inimesi, ei suuda tselluloosi seedida, kuna nende seedetraktis puudub ensüüm tsellulaas, mis lagundab tselluloosi glükoosiks. Samas on tsellulooskiududel oluline roll toitumises, kuna need annavad toidule mahuka ja jämeda konsistentsi ning stimuleerivad soolemotoorikat.

Tärklis ja glükogeen. Need polüsahhariidid on peamised glükoosi säilitamise vormid taimedes (tärklis), loomades, inimestes ja seentes (glükogeen). Nende hüdrolüüsimisel moodustub organismides glükoos, mis on vajalik elutähtsate protsesside jaoks.

Kitiin moodustatud β-glükoosi molekulidest, milles alkoholirühm teise süsinikuaatomi juures on asendatud lämmastikku sisaldava rühmaga NHCOCH 3 . Selle pikad paralleelsed ahelad, nagu tselluloosiahelad, kogutakse kimpudesse.

Kitiin on lülijalgsete naha ja seente rakuseinte peamine struktuurielement.

Süsivesikute funktsioonid

Energia. Glükoos on peamine energiaallikas, mis vabaneb elusorganismide rakkudes rakulise hingamise käigus (1 g süsivesikuid vabastab oksüdatsiooni käigus 17,6 kJ energiat).

Struktuurne. Tselluloos sisaldub rakumembraanid taimed; kitiin on struktuurne komponent lülijalgsete ja seente rakuseinad.

Mõned oligosahhariidid on leitud tsütoplasmaatiline membraan rakud (glükoproteiinide ja glükolipiidide kujul) ja moodustavad glükokalüksi.

Metaboolne. Pentoosid osalevad nukleotiidide (riboos on osa RNA nukleotiididest, desoksüriboos on osa DNA nukleotiididest), mõnede koensüümide (näiteks NAD, NADP, koensüüm A, FAD), AMP sünteesis; osaleda fotosünteesis (ribuloosdifosfaat on fotosünteesi pimedas faasis CO 2 aktseptor).

Pentoosid ja heksoosid osalevad polüsahhariidide sünteesis; Glükoos on selles rollis eriti oluline.

Süsivesikutel on peamine roll kogu keha energia varustamisel, nad osalevad kõigi toitainete ainevahetuses. Need on orgaanilised ühendid, mis koosnevad süsinikust, vesinikust ja hapnikust. Süsivesikud on oma kättesaadavuse ja imendumiskiiruse tõttu organismi peamiseks energiaallikaks.

Süsivesikud võivad inimkehasse sattuda toidust (teraviljad, köögiviljad, kaunviljad, puuviljad jne), samuti võivad neid toota rasvadest ja mõnedest aminohapetest.

Süsivesikute klassifikatsioon

Struktuurselt jagunevad süsivesikud järgmistesse rühmadesse:

Lihtsad süsivesikud. Nende hulka kuuluvad glükoos, galaktoos ja fruktoos (monosahhariidid), aga ka sahharoos, laktoos ja maltoos (disahhariidid).

Glükoos– aju peamine energiatarnija. Seda leidub puuviljades ja marjades ning see on vajalik energiaga varustamiseks ja glükogeeni moodustumiseks maksas.

Fruktoos Selle imendumiseks ei ole peaaegu vaja hormooninsuliini, mis võimaldab seda kasutada diabeedi korral, kuid mõõdukalt.

galaktoos ei leidu toodetes vabas vormis. Toodetud laktoosi lagundamisel.

sahharoos leidub suhkrus ja maiustustes. Kui see siseneb kehasse, laguneb see rohkemateks komponentideks: glükoos ja fruktoos.

Laktoos– piimatoodetes leiduv süsivesik. Laktoosiensüümi kaasasündinud või omandatud vaeguse korral soolestikus on häiritud laktoosi lagunemine glükoosiks ja galaktoosiks, mida nimetatakse piimatoodete talumatuseks. Hapendatud piimatooted sisaldavad vähem laktoosi kui piim, kuna piima kääritamisel moodustub laktoosist piimhape.

Maltoos- seedeensüümide poolt tärklise lagunemise vaheprodukt. Maltoos lagundatakse seejärel glükoosiks. Seda leidub vabal kujul mees, linnastes (sellest ka teine ​​nimetus – linnasesuhkur) ja õlles.

Komplekssed süsivesikud. Nende hulka kuuluvad tärklis ja glükogeen (seeditavad süsivesikud), samuti kiudained, pektiinid ja hemitselluloos.

Tärklis– moodustab 80% kõigist toidus leiduvatest süsivesikutest. Selle peamised allikad on leib ja pagaritooted, teravili, kaunviljad, riis ja kartul. Tärklis seeditakse suhteliselt aeglaselt, lagunedes glükoosiks.

Glükogeen, mida nimetatakse ka "loomseks tärkliseks", on polüsahhariid, mis koosneb glükoosi molekulide tugevalt hargnenud ahelatest. Seda leidub väikestes kogustes loomsetes toodetes (maksas 2-10% ja lihaskoes - 0,3-1%).

Tselluloos on kompleksne süsivesik, mis on osa taimerakkude membraanidest. Organismis kiudaineid praktiliselt ei seedita, vaid väikest osa võivad mõjutada soolestiku mikroorganismid.

Kiudaineid koos pektiinide, ligniinide ja hemitselluloosiga nimetatakse ballastaineteks. Nad parandavad jõudlust seedeelundkond, mis on paljude haiguste ennetamine. Pektiinidel ja hemitselluloosil on hügroskoopsed omadused, mis võimaldavad neil absorbeerida ja endaga kaasas kanda liigset kolesterooli, ammoniaaki, sapipigmente ja muud kahjulikud ained. Kiudainete teine ​​oluline eelis on see, et see aitab vältida rasvumist. Kuigi neil ei ole kõrget energiaväärtust, aitavad köögiviljad oma suure kiudainete hulga tõttu kaasa varajasele täiskõhutundele.

Kiudaineid leidub suurtes kogustes täisteraleivas, kliides, juur- ja puuviljades.

Glükeemiline indeks

Mõned süsivesikud (lihtsad) imenduvad organismis peaaegu koheselt, mis viib vere glükoositaseme järsu tõusuni, samas kui teised (komplekssed) imenduvad järk-järgult ega põhjusta veresuhkru taseme järsku tõusu. Aeglase imendumise tõttu annab selliseid süsivesikuid sisaldavate toitude söömine pikema täiskõhutunde. Seda omadust kasutatakse dieedis kehakaalu langetamiseks.

Ja selleks, et hinnata konkreetse toote kehas lagunemise kiirust, kasutatakse glükeemilist indeksit (GI). See indikaator määrab kiiruse, millega toode organismis laguneb ja glükoosiks muundub. Mida kiiremini toode laguneb, seda kõrgem on selle glükeemiline indeks (GI). Standardiks võeti glükoos, mille glükeemiline indeks (GI) on 100. Kõiki teisi näitajaid võrreldakse glükeemiline indeks(GI) glükoos. Kõiki GI väärtusi erinevates toiduainetes saab vaadata spetsiaalsest toiduainete glükeemilise indeksi tabelist.

Süsivesikute funktsioonid kehas

Süsivesikud täidavad kehas järgmisi funktsioone:

Nad on kehas peamine energiaallikas.

Tagage kõik aju energiakulud (aju neelab umbes 70% maksast vabanevast glükoosist)

Osaleda ATP, DNA ja RNA molekulide sünteesis.

Reguleerib valkude ja rasvade ainevahetust.

Koos valkudega moodustavad nad mõningaid ensüüme ja hormoone, sülje- ja muude lima moodustavate näärmete sekrete ning muid ühendeid.

Kiudained parandavad seedesüsteemi tööd ja viivad organismist välja kahjulikud ained, pektiinid stimuleerivad seedimist.

Lipiidid- rasvataolised orgaanilised ühendid, mis ei lahustu vees, kuid lahustuvad hästi mittepolaarsetes lahustites (eeter, bensiin, benseen, kloroform jne). Metsikud kuuluvad kõige lihtsamate bioloogiliste molekulide hulka.

Keemiliselt on enamik lipiide kõrgemate karboksüülhapete ja mitmete alkoholide estrid. Nende hulgas kuulsaim rasvad. Iga rasvamolekuli moodustavad kolmeaatomilise alkoholi glütserooli molekul ja sellega seotud kolme kõrgemate karboksüülhapete molekuli estersidemed. Aktsepteeritud nomenklatuuri järgi nimetatakse rasvu triatsüülglütseroolid.

Kui rasvad hüdrolüüsitakse (st lagunevad H + ja OH - estersidemeteks), lagunevad need glütserooliks ja vabadeks kõrgemateks karboksüülhapeteks, millest igaüks sisaldab paarisarv süsinikuaatomeid.

Kõrgemate karboksüülhapete molekulides olevad süsinikuaatomid võivad olla omavahel ühendatud nii liht- kui kaksiksidemetega. Rasvades kõige sagedamini leiduvate küllastunud (küllastunud) kõrgemate karboksüülhapete hulgas on:

palmitiinne CH3- (CH2)14-COOH või C15H31COOH;

steariinne CH3- (CH2)16-COOH või C17H35COOH;

arahiin CH3- (CH2)18-COOH või C19H39COOH;

piiramatu hulgas:

oleiin-CH3-(CH2)7-CH=CH-(CH2)7-COOH või C17H33COOH;

linoolne CH3- (CH2)4-CH = CH-CH2-CH-(CH2)7-COOH või C17H31COOH;

linoleen CH 3 - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - CH 2 - CH = CH - (CH 2) 7 - COOH või C 17 H 29 COOH.

Kõrgemate karboksüülhapete küllastamatuse aste ja ahelate pikkus (st süsinikuaatomite arv) määrab konkreetse rasva füüsikalised omadused.

Lühikeste ja küllastumata happeahelatega rasvadel on madal sulamistemperatuur. Toatemperatuuril on need vedelikud (õlid) või salvitaolised ained. Seevastu pikkade ja küllastunud kõrgemate karboksüülhapete ahelatega rasvad on toatemperatuuril tahked ained. Seetõttu muutub näiteks vedel maapähklivõi hüdrogeenimisel (happeahelate küllastumine vesinikuaatomitega kaksiksidemetes) homogeenseks määritavaks maapähklivõiks ja päevalilleõli margariiniks. Külmas kliimas elavate loomade, näiteks Arktika merede kalade kehad sisaldavad tavaliselt rohkem küllastumata triatsüülglütseroole kui lõunapoolsetel laiuskraadidel elavate loomade kehad. Sel põhjusel jääb nende keha paindlikuks ka madalatel temperatuuridel.

Seal on:

Fosfolipiidid- amfifiilsed ühendid, st neil on polaarpead ja mittepolaarsed sabad. Polaarse pearühma moodustavad rühmad on hüdrofiilsed (vees lahustuvad), mittepolaarsed sabarühmad aga hüdrofoobsed (vees lahustumatud).

Nende lipiidide kahesugune olemus muudab need võtmeroll bioloogiliste membraanide organiseerimisel.

Vaha- adnoatomiliste (ühe hüdroksüülrühmaga) suure molekulmassiga (pika süsiniku karkassiga) alkoholide ja kõrgemate karboksüülhapete estrid.

Teine lipiidide rühm koosneb steroidid. Need ained põhinevad kolesterooli alkoholil. Steroidid lahustuvad vees väga halvasti ja ei sisalda kõrgemaid karboksüülhappeid.

Nende hulka kuuluvad sapphapped, kolesterool, suguhormoonid, D-vitamiin jne.

Steroidide lähedal terpeenid(taimekasvuained - giberelliinid; fütool, mis on klorofülli osa; karotenoidid - fotosünteetilised pigmendid; taime eeterlikud õlid - mentool, kamper jne).

Lipiidid võivad moodustada komplekse teiste bioloogiliste molekulidega.

Lipoproteiinid- komplekssed moodustised, mis sisaldavad triatsüülglütseroole, kolesterooli ja valke, viimastel ei ole kovalentseid sidemeid lipiididega.

Glükolipiidid on lipiidide rühm, mis on ehitatud alkoholi sfingosiini baasil ja mis sisaldab lisaks kõrgemate karboksüülhapete jäägile ühte või mitut suhkrumolekuli (enamasti glükoosi või galaktoosi).

Lipiidide funktsioonid

Struktuurne. Fosfolipiidid koos valkudega moodustavad bioloogilisi membraane. Membraanid sisaldavad ka steroole.

Energia. 1 g rasva oksüdeerumisel vabaneb 38,9 kJ energiat, mis läheb ATP tekkeks. Märkimisväärne osa keha energiavarudest salvestub lipiididena, mis kuluvad ära toitainete puuduse korral. Talveunes olevad loomad ja taimed koguvad rasvu ja õlisid ning kasutavad neid elutähtsate protsesside säilitamiseks. Seemnete kõrge lipiidide sisaldus annab energiat embrüo ja seemiku arenguks, kuni see hakkab ennast toitma. Paljude taimede (kookospalm, riitsinus, päevalill, soja, raps jt) seemned on tooraineks õli tööstuslikuks tootmiseks.

Kaitse- ja soojusisolatsioon. Nahaalusesse rasvkoesse ja mõne elundi (neerud, sooled) ümber kogunev rasvakiht kaitseb keha mehaaniliste kahjustuste eest. Lisaks aitab madala soojusjuhtivuse tõttu soojust säilitada nahaalune rasvakiht, mis võimaldab näiteks paljudel loomadel elada külmas kliimas. Lisaks sellele mängib vaalade puhul teist rolli - see soodustab ujuvust.

Määrdeaine ja vetthülgav. Vahad katavad nahka, villa, sulgi, muudavad need elastsemaks ja kaitsevad niiskuse eest. Taimede lehed ja viljad on kaetud vahaja kattega; vaha kasutavad mesilased kärgede ehitamisel.

Reguleerivad. Paljud hormoonid on kolesterooli derivaadid, näiteks suguhormoonid (meestel testosteroon ja naistel progesteroon) ja kortikosteroidid (aldosteroon).

Metaboolne. Kolesterooli derivaadid, D-vitamiin mängivad võtmerolli kaltsiumi ja fosfori metabolismis. Sapphapped osalevad seedimise (rasvade emulgeerimise) ja kõrgemate karboksüülhapete imendumise protsessides.

Lipiidid on metaboolse vee allikas. Rasva oksüdeerimisel tekib ligikaudu 105 g vett. See vesi on väga oluline mõnele kõrbeelanikule, eriti kaamelitele, kes saavad ilma veeta hakkama 10-12 päeva: küürus hoitud rasva kasutatakse just selleks. Karud, marmotid ja teised talveunes elavad loomad saavad eluks vajaliku vee rasvade oksüdatsiooni tulemusena.

Keemiline koostis

Taimerakkude rakusein koosneb peamiselt polüsahhariididest. Kõik rakuseina moodustavad komponendid võib jagada 4 rühma:

Struktuurne komponendid, mida enamikus autotroofsetes taimedes esindab tselluloos.

Komponendid maatriks, st põhiaine, kesta täiteaine - hemitselluloosid, valgud, lipiidid.

komponendid, inkrusteerimine rakusein (s.t. ladestunud ja seestpoolt vooderdav) - ligniin ja suberiin.

komponendid, akrusteerimine seina, st. ladestunud selle pinnale - cutin, vaha.

Korpuse peamine struktuurikomponent on tselluloos on esindatud hargnemata polümeeri molekulidega, mis koosnevad 1000-11000 jäägist - D glükoosist, mis on omavahel ühendatud glükosiidsidemetega. Glükosiidsidemete olemasolu loob võimaluse ristsidemete tekkeks. Tänu sellele liidetakse pikad ja õhukesed tselluloosi molekulid elementaarseteks fibrillideks ehk mitsellideks. Iga mitsell koosneb 60-100 paralleelsest tselluloosiahelast. Sajad mitsellid on rühmitatud mitselliridadeks ja moodustavad 10-15 nm läbimõõduga mikrofibrillid. Tselluloosil on kristalsed omadused tänu mitsellide järjestatud paigutusele mikrofibrillides. Mikrofibrillid omakorda põimuvad üksteisega nagu kiud nööris ja ühinevad makrofibrillideks. Makrofibrillid on umbes 0,5 µm paksused. ja võib ulatuda 4 mikronini. Tselluloosil ei ole happelist ega leeliselised omadused. See on üsna vastupidav kõrgetele temperatuuridele ja seda saab lagunemata kuumutada temperatuurini 200 o C. Paljud olulised omadused tselluloos on tingitud selle kõrgest vastupidavusest ensüümidele ja keemilistele reaktiividele. See ei lahustu vees, alkoholis, eetris ja muudes neutraalsetes lahustites; ei lahustu hapetes ja leelistes. Tselluloos on võib-olla kõige levinum orgaanilise makromolekuli tüüp Maal.

Korpuse mikrofibrillid on sukeldatud amorfsesse plastgeeli-maatriksisse. Maatriks on kesta täiteaine. Taimede kestade maatriks sisaldab heterogeenseid polüsahhariidide rühmi, mida nimetatakse hemitselluloosideks ja pektiinaineteks.

Hemitselluloosid on hargnevad polümeerahelad, mis koosnevad erinevatest heksoosijääkidest (D-glükoos, D-galaktoos, mannoos),

pentoos (L-ksüloos, L-arabinoos) ja kusihapped (glükuroon ja galakturoon). Need hemitsellulooside komponendid ühinevad üksteisega erinevates kvantitatiivsetes suhetes ja moodustavad erinevaid kombinatsioone.

Hemitselluloosi ahelad koosnevad 150-300 monomeeri molekulist. Need on palju lühemad. Lisaks ei kristalliseeru ahelad ega moodusta elementaarseid fibrille.

Seetõttu nimetatakse hemitselluloose sageli poolkiududeks. Need moodustavad umbes 30–40% rakuseinte kuivkaalust.

Seoses keemiliste reaktiividega on hemitselluloosid palju vähem vastupidavad kui tselluloos: nad lahustuvad nõrkades leelistes ilma kuumutamata; hüdrolüüsida suhkrute moodustamiseks nõrkade hapete lahustes; Poolkiud lahustuvad ka glütseriinis temperatuuril 300 o C.

Hemitselluloosid mängivad taime kehas olulist rolli:

Mehaaniline roll, osaledes koos tselluloosi ja teiste ainetega rakuseinte ehituses.

Deponeeritud ja seejärel tarbitud varuainete roll. Sel juhul täidavad varumaterjali funktsiooni valdavalt heksoosid; ja mehaanilise funktsiooniga hemitselluloosid koosnevad tavaliselt pentoosidest. Hemitselluloosid ladestuvad ka paljude taimede seemnetesse varutoitainetena.

Pektiinained neil on üsna keeruline keemiline koostis ja struktuur. See on heterogeenne rühm, mis sisaldab hargnenud ahelaga polümeere negatiivsed laengud galakturoonhappe jääkide rohkuse tõttu. Iseloomulik tunnus: pektiinained paisuvad vees tugevalt ja mõned lahustuvad selles. Need hävivad kergesti leeliste ja hapete toimel.

Kõik rakuseinad koosnevad varases arengustaadiumis peaaegu täielikult pektiinainetest. Keskmise plaadi rakkudevaheline aine, mis justkui tsementeerib külgnevate seinte kestasid, koosneb samuti nendest ainetest, peamiselt kaltsiumpektaadist. Pektiinid, kuigi väikestes kogustes, esinevad täiskasvanud rakkude põhipaksuses.

Lisaks süsivesikute komponentidele sisaldab rakuseina maatriks ka struktuurset valku, mida nimetatakse ekstensiiniks. See on glükoproteiin, mille süsivesikute osa moodustavad arabinoosi suhkrujäägid.

Vitamiinide klassifikatsioon põhineb nende vees ja rasvas lahustuvuse põhimõttel.

Vees lahustuvad vitamiinid: B1 (tiamiin), B2 (riboflaviin), PP (nikotiinhape), B3 (pantoteenhape), B6 ​​(püridoksiin), B12 (tsinkobalamiin), Bc (foolhape), H (biotiin), N (lipoehape) , P (bioflavonoidid), C (askorbiinhape) - osalevad ensüümide struktuuris ja toimimises.

Rasvlahustuvad vitamiinid: A (retinool), provitamiin A (karoteen), D (kaltseferoolid), E (tokoferoolid), K (fülokinoonid).

Rasvlahustuvad vitamiinid sisalduvad membraanisüsteemide struktuuris, tagades nende optimaalse funktsionaalse seisundi.

Samuti on olemas vitamiinitaolised ained: B13 (oroothape), B15 (pangaamhape), B4 (koliin), B8 (inositool), B (karnitiin), H1 (paramiinbensoehape), F (polüküllastumata rasvhapped), U (S = metüülmetioniinsulfaatkloriid) .

Süsivesikud liigitatakse molekulide suuruse järgi kolme rühma:

Monosahhariidid– sisaldab 1 süsivesiku molekuli (aldoos või ketoos).

Trioosid (glütseraldehüüd, dihüdroksüatsetoon).

Tetroos (erütroos).

Pentoosid (riboos ja desoksüriboos).

Heksoosid (glükoos, fruktoos, galaktoos).

Oligosahhariidid- sisaldab 2-10 monosahhariidi.

Disahhariidid (sahharoos, maltoos, laktoos).

Trisahhariidid jne.

Polüsahhariidid- sisaldavad rohkem kui 10 monosahhariidi.

Homopolüsahhariidid - sisaldavad samu monosahhariide (tärklis, kiudained, tselluloos koosnevad ainult glükoosist).

Heteropolüsahhariidid – sisaldavad monosahhariide erinevad tüübid, nende aurudest saadud ja süsivesikuteta komponendid (hepariin, hüaluroonhape, kondroitiinsulfaadid).

Skeem nr 1. K süsivesikute klassifikatsioon.

Süsivesikud Monosahhariidid Oligosahhariidid Polüsahhariidid

1. Trioosid 1. Disahhariidid 1. Homopolüsahhariidid

2. Tetroosid 2. Trisahhariidid 2. Heteropolüsahhariidid

3. Pentoosid 3. Tetrasahhariidid

4. Heksoosid

3. 4. Süsivesikute omadused.

Süsivesikud – tahked kristalsed valge aine, peaaegu kõik maitseb magusalt.

Peaaegu kõik süsivesikud lahustuvad vees hästi ja moodustuvad tõelised lahused. Süsivesikute lahustuvus sõltub massist (kui rohkem massi, mida vähem lahustub aine, näiteks sahharoos ja tärklis) ja struktuur (mida hargnenud on süsivesiku struktuur, seda halvem on lahustuvus vees, näiteks tärklisel ja kiudainel).

Monosahhariide võib leida kahes stereoisomeersed vormid: L-kujuline (leavus - vasakpoolne) ja D-kujuline (dexter - parem). Nendel vormidel on samad keemilised omadused, kuid need erinevad hüdroksiidrühmade paiknemise poolest molekuli telje suhtes ja optilise aktiivsuse poolest, s.t. pöörake polariseeritud valguse tasapinda, mis läbib nende lahust teatud nurga all. Veelgi enam, polariseeritud valguse tasapind pöörleb ühe koguse võrra, kuid sisse vastassuunas. Vaatleme stereoisomeeride moodustumist glütseraldehüüdi näitel:

Sno sno

AGA-S-N N-S- TEMA

CH2OH CH2OH

L – kuju D – kuju

Monosahhariidide tootmisel laboritingimustes moodustuvad stereoisomeerid vahekorras 1:1, organismis toimub süntees ensüümide toimel, mis eristavad rangelt L-vormi ja D-vormi. Kuna kehas sünteesitakse ja lagunevad ainult D-suhkrud, siis L-stereoisomeerid kadusid evolutsiooni käigus järk-järgult (sellel põhineb suhkrute määramine bioloogilistes vedelikes polarimeetri abil).

Monosahhariidid sees vesilahused saab omavahel teisendada, nimetatakse seda omadust mutatsioon.

HO-CH20=C-H

S O NO-S-N

N N N N-S-OH

S S NO-S-N

AGA TEMA N TEMA AGA-S-N

C CH2-OH

Alfavorm Heksoosi avatud vorm

N N TEMA

AGA TEMA N N

Betta vorm.

Vesilahustes võib 5 või enamast aatomist koosnevaid monomeere leida tsüklilistes (tsüklilistes) alfa- või beetavormides ja avatud (avatud) vormides ning nende suhe on 1:1. Oligo- ja polüsahhariidid koosnevad tsüklilisel kujul olevatest monomeeridest. Tsüklilisel kujul on süsivesikud stabiilsed ja moloaktiivsed ning avatud kujul väga reaktiivsed.

Monosahhariide saab redutseerida alkoholideks.

IN avatud vorm suudab suhelda valkude, lipiidide ja nukleotiididega ilma ensüümide osaluseta. Neid reaktsioone nimetatakse glükatsiooniks. Kliinik kasutab suhkurtõve diagnoosimiseks glükosüülitud hemoglobiini või fruktosamiini taseme uuringut.

Monosahhariidid võivad moodustada estreid. Suurima tähtsusega on süsivesikute omadus moodustada fosforhappega estreid, sest ainevahetusse kaasamiseks peab süsivesik muutuma fosforestriks, näiteks glükoos muundatakse enne oksüdatsiooni glükoos-1-fosfaadiks või glükoos-6-fosfaadiks.

Aldolaasidel on võime redutseerida aluseline keskkond metallid nende oksiididest oksiidiks või vabasse olekusse. Seda omadust kasutatakse laboripraktikas aldoloosi (glükoosi) tuvastamiseks bioloogilistes vedelikes. Kõige sagedamini kasutatav Trommeri reaktsioon milles aldoloos taandab vaskoksiidi oksiidiks ja ise oksüdeerub glükoonhappeks (oksüdeerub 1 süsinikuaatom).

CuSO4 + NaOH Cu(OH)2 + Na2SO4

Sinine

C5H11COH + 2Cu(OH)2 C5H11COOH + H2O + 2CuOH

Telliskivipunane värv

Monosahhariide saab hapeteks oksüdeerida mitte ainult Trommeri reaktsioonis. Näiteks glükoosi 6. süsinikuaatomi oksüdeerumisel moodustub organismis glükuroonhape, mis ühineb mürgise ja halvaga. lahustuvad ained, neutraliseerib need ja muudab need lahustuvaks, sellisel kujul erituvad need ained organismist uriiniga.

Monosahhariidid võivad omavahel ühineda ja moodustada polümeere. Sel juhul tekkivat ühendust nimetatakse glükosiidne, selle moodustavad ühe monosahhariidi esimese süsinikuaatomi OH-rühm ja teise monosahhariidi neljanda (1,4-glükosiidside) või kuuenda süsinikuaatomi OH-rühm (1,6-glükosiidside). Lisaks võib tekkida alfa-glükosiidside (süsivesiku kahe alfavormi vahel) või beeta-glükosiidside (süsivesiku alfa- ja beetavormide vahel).

Oligo- ja polüsahhariidid võivad hüdrolüüsida, moodustades monomeere. Reaktsioon toimub glükosiidsideme kohas ja see protsess kiireneb happelises keskkonnas. Inimese kehas olevad ensüümid suudavad eristada alfa- ja beeta-glükosiidsidemeid, mistõttu tärklis (selles on alfa-glükosiidsidemed) seeditakse soolestikus, kuid kiudained (millel on beeta-glükosiidsidemed) mitte.

Käärida võivad mono- ja oligosahhariidid: alkohol, piimhape, sidrunhape, võihape.

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Hea töö saidile">

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

Astana haridusosakond

Polütehniline kolledž

Loominguline töö

Teema: keemia

Teema: "Süsivesikud"

• Sisu: 1
• Sissejuhatus. 4
• 1 .Monosahhariidid. 7
• Glükoos. 7
• 7
• Füüsikalised omadused. 9
• Keemilised omadused. 9
• Glükoosi saamine. 10
• Glükoosi kasutamine. 10
• 11
• II. Disahhariidid. 11
• sahharoos. 12
• 12
• Füüsikalised omadused. 12
• Keemilised omadused. 12
• Sahharoosi saamine. 13
• Sahharoosi kasutamine. 14
• Leidub looduses ja inimkehas. 14
• III. Polüsahhariidid. 14
• Tärklis 14
• Põhimõisted. Molekuli struktuur. 14
• Füüsikalised omadused. 15
• Keemilised omadused. 15
• Tärklise saamine. 15
• Tärklise kasutamine. 15
• Leidub looduses ja inimkehas. 16
• Tselluloos. 17
• Põhimõisted. Molekuli struktuur. 17
• Füüsikalised omadused. 17
• Keemilised omadused. 17
• Tselluloosi valmistamine. 18
• Tselluloosi pealekandmine. 18
• Leidub looduses ja inimkehas. 19
• Järeldus 21
• Rakendused. 22
• Viited 33

Sissejuhatus

Iga päev silmitsi paljudega majapidamistarbed, toit, looduslikud objektid, tooted tööstuslik tootmine, me ei mõtle sellele, et kõikjal on üksikud keemilised ained või nende ainete kombinatsioon. Igal ainel on oma struktuur ja omadused. Alates Maale ilmumisest on inimene tarbinud oma vajadusteks tärklist sisaldavat taimset toitu, glükoosi, sahharoosi ja muid süsivesikuid sisaldavaid puu- ja köögivilju ning kasutanud puitu ja muid taimseid esemeid, mis koosnevad peamiselt teisest looduslikust polüsahhariidist – tselluloosist. Ja seda alles 19. sajandi alguses. Sai võimalikuks uurida looduslike kõrgmolekulaarsete ainete keemilist koostist ja nende molekulide ehitust. Selles valdkonnas tehti kõige olulisemad avastused.

Orgaanilise aine tohutus maailmas leidub ühendeid, mille kohta võib öelda, et need koosnevad süsinikust ja veest. Neid nimetatakse süsivesikuteks. Mõiste “süsivesikud” pakkus esmakordselt välja Dorpati (praegu Tartu) vene keemik K. Schmidt 1844. aastal. 1811. aastal sai vene keemik Konstantin Gottlieb Sigismund (1764-1833) esimesena tärklise hüdrolüüsil glükoosi. Süsivesikud on looduses ja mängus laialt levinud suur roll elusorganismide ja inimeste bioloogilistes protsessides.

Süsivesikud võib sõltuvalt nende struktuurist jagada monosahhariidid, disahhariidid ja polüsahhariidid: (vt 1. lisa)

1. Monosahhariidid:

- glükoos C6H12O6

-fruktoos C6H12O6

- riboos C5H10O5

Kuuest süsinikust koosnevatest monosahhariididest on kõige rohkem heksoose oluline sisaldavad glükoosi, fruktoosi ja galaktoosi.

Kui kaks monosahhariidi on ühendatud ühes molekulis, nimetatakse ühendit disahhariidiks.

2. Disahhariidid:

-sahharoos C12H22O11

Paljudest monosahhariididest moodustunud kompleksseid süsivesikuid nimetatakse polüsahhariidideks.

3. Polüsahhariidid:

- tärklis(C6H10O5)n

- tselluloos(C6H10O5)n

Monosahhariidide molekulid võivad sisaldada 4 kuni 10 süsinikuaatomit. Kõigi monosahhariidide rühmade ja ka üksikute esindajate nimed lõpevad - Oza. Seetõttu jagatakse monosahhariidid sõltuvalt süsinikuaatomite arvust molekulis tetroosid, pentoosid, heksoosid jne. kõrgeim väärtus neil on heksoosid ja pentoosid.

Süsivesikute klassifikatsioon

Pentoosid	Heksoosid	Disahhariidid	Polüsahhariidid
Glükoos Riboos Deoksüriboos Arabinoos ksüloos Lüksoos Ribuloos Ksüluloos	Glükoos galaktoos Mannoos Gulosa Idoos Talosa Alloza Altroza Fruktoos sorboos Takatose Psikoosi Fukoos Ramnoza	sahharoos Laktoos Trehaloos Maltoos Tsellobioos Allolaktoos Gentiobioos Ksülobioos Melibioos	Glükogeen Tärklis Tselluloos Kitiin Amüloos Amülopektiin Stahüloos Inuliin Dekstriin Pektiinid

Loomad ja inimesed ei suuda sünteesida suhkruid ja saada neid erinevatest taimse päritoluga toiduainetest.

Taimedes süsihappegaasist ja veest tekivad protsessi käigus süsivesikud keeruline reaktsioon poolt läbi viidud fotosüntees päikeseenergia rohelise taime pigmendi osalusel - klorofüll.

1. Monosahhariidid

Kuuest süsinikust koosnevatest monosahhariididest - heksoosidest - on olulised glükoos, fruktoos ja galaktoos.

Glükoos

Põhimõisted. Molekuli struktuur. Et asutada struktuurvalem glükoosi molekule, peate teadma selle keemilisi omadusi. Eksperimentaalselt on tõestatud, et üks mool glükoosi reageerib viie mooliga äädikhape estri moodustamiseks. See tähendab, et glükoosi molekulis on viis hüdroksüülrühma. Kuna hõbe(II)oksiidi ammoniaagilahuses sisalduv glükoos annab "hõbepeegli" reaktsiooni, peab selle molekul sisaldama aldehüüdrühma.

Samuti on eksperimentaalselt tõestatud, et glükoosil on hargnemata süsinikuahel. Nende andmete põhjal saab glükoosimolekuli struktuuri väljendada järgmise valemiga:

Nagu valemist näha, on glükoos nii mitmehüdroksüülne alkohol kui ka aldehüüd, st aldehüüdalkohol.

Edasised uuringud näitasid, et glükoosi iseloomustavad lisaks avatud ahelaga molekulidele tsüklilise struktuuriga molekulid. Seda seletatakse asjaoluga, et glükoosi molekulid võivad süsinikuaatomite pöörlemise tõttu sidemete ümber võtta kõvera kuju ja süsiniku 5 hüdroksüülrühm võib läheneda hüdroksüülrühmale. Viimases hüdroksüülrühma mõjul β-side katkeb. Vabale sidemele lisatakse vesinikuaatom ja moodustub kuueliikmeline ring, milles aldehüüdrühm puudub. On tõestatud, et vesilahuses on glükoosi molekulide mõlemad vormid - aldehüüd ja tsüklilised, mille vahel luuakse keemiline tasakaal:

Avatud ahelaga glükoosi molekulides saab aldehüüdrühm vabalt pöörlema ​​ümber α-sideme, mis paikneb esimese ja teise süsinikuaatomi vahel. Tsüklilistes molekulides pole selline pöörlemine võimalik. Sel põhjusel võib molekuli tsüklilisel kujul olla erinev ruumiline struktuur:

a)?- glükoosi vorm- hüdroksüülrühmad (-OH) esimese ja teise süsinikuaatomi juures asuvad tsükli ühel küljel.

b)

c)b- glükoosi vorm- hüdroksüülrühmad asuvad molekuli ringi vastaskülgedel.

Füüsikalised omadused. Glükoos on magusa maitsega värvitu kristalne aine, vees hästi lahustuv. Kristalliseerub vesilahusest. Peedisuhkruga võrreldes vähem magus.

Keemilised omadused. Glükoosil on alkoholidele (hüdroksüül (-OH) rühm) ja aldehüüdidele (aldehüüdrühm (-CHO) iseloomulikud keemilised omadused) Lisaks on sellel ka mõned spetsiifilised omadused.

1. Alkoholidele iseloomulikud omadused:

a) vastastikmõju vask(II)oksiidiga:

C 6 H 12 O 6 + Cu(OH) 2 > C 6 H 10 O 6 C u + H 2 O

vask(II)alkoksiid

b) interaktsioon karboksüülhapetega estrite moodustamiseks (esterdamisreaktsioon).

C6H12O6 +5CH3COOH>C6H7O6(CH3CO)5

2. Aldehüüdidele iseloomulikud omadused

A) interaktsioon hõbe(I)oksiidiga ammoniaagilahuses ("hõbepeegli" reaktsioon) :

C 6 H 12 O 6 + Ag2O > C 6 H 12 O 7 + 2 Agv

glükoos glükoonhape

b) redutseerimine (hüdrogeenimine) - heksahüdriliseks alkoholiks (sorbitooliks):

C6H12O6 + H2 > C6H14O6

glükoossorbitool

3. Spetsiifilised reaktsioonid - käärimine:

a) alkoholkäärimine (pärmi mõjul) :

C6H12O6 > 2C2H5OH + 2CO2

glükoos etüülalkohol

b) piimhappekäärimine (piimhappebakterite toimel) :

С6Н12О6 > С3Н6О3

glükoosi piimhape

c) võihappe kääritamine :

C6H12O6 > C3H7COOH +2H2 +2CO2

glükoos võihape

Glükoosi saamine. Esimese kõige lihtsamate süsivesikute sünteesi formaldehüüdist kaltsiumhüdroksiidi juuresolekul viis läbi A.M. Butlerov 1861. aastal:

sa(ta)2

6HSON > C6H12O6

formaldehüüdi glükoos

Tootmises saadakse glükoosi kõige sagedamini tärklise hüdrolüüsil väävelhappe juuresolekul:

H2SO4

(C6H10O5)n + nH2O > nC6H12O6

tärklis glükoos

Glükoosi kasutamine. Glükoos on väärtuslik toitainetoode. Organismis toimuvad selles keerulised biokeemilised transformatsioonid, mille tulemusena vabaneb fotosünteesi käigus kogunenud energia. Glükoosi oksüdatsiooni lihtsustatud protsessi kehas saab väljendada järgmise võrrandiga:

С6Н12О6 + 6О2> 6СО2 + 6H 2 O+Q

Kuna glükoos imendub organismis kergesti, kasutatakse seda meditsiinis tugevdava vahendina. Glükoosi kasutatakse laialdaselt kondiitritoodetes (marmelaadi, karamelli, piparkookide valmistamisel).

Suur tähtsus on glükoosi fermentatsiooniprotsessidel. Näiteks hapukapsa, kurgi ja piima kääritamisel toimub glükoosi piimhappekäärimine, nagu ka sööda sileerimisel. Kui sileeritav mass ei ole piisavalt tihendatud, toimub sissetunginud õhu mõjul võihappekäärimine ja sööt muutub kasutuskõlbmatuks.

Praktikas kasutatakse ka glükoosi alkohoolset kääritamist, näiteks õlle valmistamisel.

Esinemine looduses ja inimkehas. Inimkehas leidub glükoosi lihastes, veres ja väikestes kogustes kõigis rakkudes. Palju glükoosi leidub puuviljades, marjades, õienektaris, eriti viinamarjades.

Looduses Glükoos moodustub taimedes fotosünteesi tulemusena magneesiumiaatomit sisaldava rohelise aine – klorofülli – juuresolekul. Glükoosi leidub vabal kujul peaaegu kõigis roheliste taimede organites. Eriti palju on seda viinamarjamahlas, mistõttu nimetatakse glükoosi vahel ka viinamarjasuhkruks. Mesi koosneb peamiselt glükoosi ja fruktoosi segust.

2. Disahhariidid

Disahhariidid on kristalsed süsivesikud, mille molekulid on üles ehitatud kahe monosahhariidi molekuli omavahel seotud jääkidest.

Disahhariidide lihtsaimad esindajad on tavaline peedi- või roosuhkur - sahharoos, linnasesuhkur - maltoos, piimasuhkur - laktoos ja tsellobioos. Kõigil neil disahhariididel on sama valem C12H22O11.

sahharoos

Põhimõisted. Molekuli struktuur. Eksperimentaalselt on tõestatud, et sahharoosi molekulvalem on C12H22O11. Sahharoosi keemilisi omadusi uurides on näha, et seda iseloomustab mitmehüdroksüülsete alkoholide reaktsioon: koostoimel vask(II)hüdroksiidiga tekib helesinine lahus. "Hõbepeegli" reaktsiooni sahharoosiga ei saa läbi viia. Järelikult sisaldab selle molekul hüdroksüülrühmi, kuid mitte aldehüüdi.

Kui aga sahharoosi lahust kuumutada vesinikkloriid- või väävelhappe juuresolekul, siis moodustub kaks ainet, millest üks reageerib nagu aldehüüdid nii hõbe(I)oksiidi kui ka vask(II)hüdroksiidi ammoniaagilahusega. See reaktsioon tõestab, et mineraalhapete juuresolekul sahharoos hüdrolüüsib ja selle tulemusena moodustuvad glükoos ja fruktoos. See kinnitab, et sahharoosi molekulid koosnevad omavahel seotud glükoosi- ja fruktoosimolekulide jääkidest.

Füüsikalised omadused. Puhas sahharoos on värvitu magusa maitsega kristalne aine, vees hästi lahustuv.

Keemilised omadused. Disahhariidide peamine omadus, mis eristab neid monosahhariididest, on võime hüdrolüüsuda happelises keskkonnas (või kehas olevate ensüümide toimel):

C12H22O11 +H2O> C6H12O6 + C6H12O6

sahharoos glükoos fruktoos

Hüdrolüüsi käigus tekkivat glükoosi saab tuvastada “hõbepeegli” reaktsiooni või vask(II)hüdroksiidiga reageerimise teel.

Sahharoosi saamine. Sahharoosi C12 H22 O11 (suhkrut) saadakse peamiselt suhkrupeedist ja suhkruroost. Sahharoosi tootmisel keemilisi muundumisi ei toimu, sest see on juba olemas loodustoodetes. Seda eraldatakse nendest toodetest ainult võimalikult puhtal kujul.

Suhkrupeedist sahharoosi ekstraheerimise protsess:

Kooritud suhkrupeet muudetakse mehaanilistes peedilõikurites õhukesteks laastudeks ja asetatakse spetsiaalsetesse anumatesse - difuusoritesse, mille kaudu juhitakse kuuma vett. Selle tulemusena pestakse peedist välja peaaegu kogu sahharoos, kuid koos sellega satuvad lahusesse mitmesugused happed, valgud ja värvained, mis tuleb sahharoosist eraldada.

Difuusorites tekkinud lahust töödeldakse lubjapiimaga.

C12H22O11 +Ca(OH)2 > C12H22O112CaO H2O

Kaltsiumhüdroksiid reageerib lahuses sisalduvate hapetega. Kuna enamiku orgaaniliste hapete kaltsiumisoolad on halvasti lahustuvad, sadestuvad need. Sahharoos kaltsiumhüdroksiidiga moodustab lahustuva alkoholaadi tüüpi sahharaadi - C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O

3. Saadud kaltsiumsahharaadi lagundamiseks ja liigse kaltsiumhüdroksiidi neutraliseerimiseks juhitakse süsinikmonooksiidi (IV) läbi nende lahuse. Selle tulemusena sadestub kaltsium karbonaadina:

C 12 H 22 O 11 2CaO H 2 O + 2CO 2 > C 12 H 22 O 11 + 2CaСO 3 v 2H 2 O

4. Pärast kaltsiumkarbonaadi sadestamist saadud lahus filtreeritakse, seejärel aurustatakse vaakumseadmes ja suhkrukristallid eraldatakse tsentrifuugimisega.

Siiski ei ole võimalik kogu suhkrut lahusest eraldada. Järele jääb pruun lahus (melass), mis sisaldab veel kuni 50% sahharoosi. Melassi kasutatakse sidrunhappe ja mõnede muude toodete tootmiseks.

5. Eraldatud granuleeritud suhkur on tavaliselt kollakat värvi, kuna sisaldab värvaineid. Nende eraldamiseks lahustatakse sahharoos uuesti vees ja saadud lahus lastakse läbi aktiivsöe. Seejärel lahus aurustatakse uuesti ja kristalliseeritakse. (vt 2. lisa)

Sahharoosi kasutamine. Sahharoosi kasutatakse peamiselt toiduainena ja kondiitritööstuses. Kunstlik mett saadakse sellest hüdrolüüsi teel.

Leidub looduses ja inimkehas. Sahharoos on osa suhkrupeedi (16–20%) ja suhkruroo (14–26%) mahlast. Seda leidub väikestes kogustes koos glükoosiga paljude roheliste taimede viljades ja lehtedes.

3. Polüsahhariidid

Mõned süsivesikud on looduslikud polümeerid, mis koosnevad paljudest sadadest ja isegi tuhandetest monosahhariidühikutest, mis on osa ühest makromolekulist. Seetõttu nimetatakse selliseid aineid polüsahhariidideks. Polüsahhariididest on kõige olulisemad tärklis ja tselluloos. Mõlemad toodetakse taimerakkudes glükoosist, mis on fotosünteesi põhiprodukt.

Tärklis

Põhimõisted. Molekuli struktuur. Eksperimentaalselt on tõestatud, et tärklise keemiline valem on (C6 H10 O5)n, kus P ulatub mitme tuhandeni. Tärklis on looduslik polümeer, mille molekulid koosnevad üksikutest C6 H10 O5 ühikutest. Kuna tärklise hüdrolüüsi käigus moodustub ainult glükoos, võib järeldada, et need üksused on molekulide jäänused. ? - glükoos.

Teadlased suutsid tõestada, et tärklise makromolekulid koosnevad tsükliliste glükoosimolekulide jääkidest. Tärklise moodustumise protsessi võib kujutada järgmiselt:

Lisaks on kindlaks tehtud, et tärklis ei koosne mitte ainult lineaarsetest, vaid ka hargnenud struktuuriga molekulidest. See seletab tärklise granuleeritud struktuuri.

Füüsikalised omadused. Tärklis on valge pulber, külmas vees lahustumatu. Kuumas vees see paisub ja moodustab pasta. Erinevalt mono- ja oligosahhariididest ei ole polüsahhariididel magusat maitset.

Keemilised omadused.

1) Kvalitatiivne reaktsioon tärklisele.

Tärklisele iseloomulik reaktsioon on selle koostoimethod. Kui jahutatud tärklisepastale lisada joodilahust, ilmub sinine värv. Pasta kuumutamisel kaob see ja jahtudes ilmub uuesti. Seda omadust kasutatakse tärklise sisalduse määramisel toiduained. Näiteks kui tilk joodi asetada lõigatud kartulile või saiaviilule, ilmub sinine värv.

2) Hüdrolüüsi reaktsioon:

(C6H6O5)n + nH2O > nC6H12O6

Tärklise saamine. Tööstuslikult saadakse tärklist peamiselt kartulist, riisist või maisist.

Tärklise kasutamine. Tärklis on väärtuslik toitev toode. Selle imendumise hõlbustamiseks asetatakse tärkliserikkad toidud kõrgele temperatuurile, st kartulit keedetakse, leiba küpsetatakse. Nendes tingimustes toimub tärklise osaline hüdrolüüs ja moodustub dekstriinid, vees lahustuv. Seedetraktis olevad dekstriinid hüdrolüüsivad edasi glükoosiks, mis imendub organismis. Liigne glükoos muundatakse glükogeen(loomne tärklis). Glükogeeni koostis on sama mis tärklisel, kuid selle molekulid on hargnenud. Maks sisaldab eriti palju glükogeeni (kuni 10%). Organismis on glükogeen varuaine, mis rakkudes tarbides muundub glükoosiks.

IN tööstusele tärklis muundatakse hüdrolüüsi teel melass Ja glükoos. Selleks kuumutatakse seda lahjendatud väävelhappega, mille liig neutraliseeritakse seejärel kriidiga. Saadud kaltsiumsulfaadi sade filtritakse välja, lahus aurutatakse ja glükoos eraldatakse. Kui tärklise hüdrolüüs ei ole lõppenud, moodustub dekstriinide ja glükoosi segu – melass, mida kasutatakse kondiitritööstuses. Tärklisest saadud dekstriine kasutatakse liimina värvide paksendamiseks kangale kujunduse kandmisel.

Tärklis kasutatakse lina tärgeldamiseks. Kuuma raua all tärklis hüdrolüüsitakse osaliselt ja muundatakse dekstriiniks. Viimased moodustavad kangale tiheda kile, mis lisab kangale sära ja kaitseb seda saastumise eest.

Leidub looduses ja inimkehas. Tärklis, mis on üks fotosünteesi saadusi, on looduses laialt levinud. Erinevate jaoks taimed see on varutoitematerjal ja seda leidub peamiselt puuviljades, seemnetes ja mugulates. Tärkliserikkaimad terad on teravilja terad: riis (kuni 86%), nisu (kuni 75%), mais (kuni 72%) ja kartulimugulad (kuni 24%). Mugulates hõljuvad tärklise terad rakumahlas, seega on kartul tärklise tootmise põhitooraine. Teraviljas on tärkliseosakesed valkaine gluteen poolt tihedalt kokku liimitud.

Inimkeha jaoks tärklis koos sahharoosiga on peamine süsivesikute tarnija - üks neist olulised komponendid toit. Ensüümide toimel hüdrolüüsitakse tärklis glükoosiks, mis oksüdeerub rakkudes süsihappegaasiks ja veeks, vabastades elusorganismi toimimiseks vajalikku energiat. Toidukaupadest leidub enim tärklist leivas, pastas ja muudes jahutoodetes, teraviljas ja kartulis.

Tselluloos

Looduses levinuim polüsahhariid on tselluloos ehk kiudaine (vt lisa 4).

Põhimõisted. Molekuli struktuur.

Tselluloosi, nagu ka tärklise, valem on (C 6 H 10 O 5) n, selle loodusliku polümeeri elementaarühikuks on samuti glükoosijäägid. Tselluloosi polümerisatsiooniaste on palju suurem kui tärklise oma.

Tselluloosi makromolekulid koosnevad erinevalt tärklisest molekulaarsetest jääkidest b-glükoos ja neil on ainult lineaarne struktuur. Tselluloosi makromolekulid paiknevad ühes suunas ja moodustavad kiude (lina, puuvill, kanep).

Füüsikalised omadused. Puhas tselluloos on tahke valge kiulise struktuuriga aine. See ei lahustu vees ja orgaanilistes lahustites, kuid lahustub hästi vask(II)hüdroksiidi ammoniaagilahuses. Nagu teate, ei ole tselluloosil magusat maitset.

Keemilised omadused.

1) Põlemine. Tselluloos põleb kergesti, tekitades süsihappegaasi ja vett.

(C6H10O5)n + 6nO2 > nCO2 + nH2O + Q

2) Hüdrolüüs. Erinevalt tärklisest on kiudaineid raske hüdrolüüsida. Ainult väga pikk keetmine tugevate hapete vesilahustes põhjustab makromolekuli märgatava lagunemise glükoosiks:

(C6H10O5)n + nH2O > nC6H12O6

3) Estrite moodustumine. Tselluloosi molekuli igas elementaarüksuses on kolm hüdroksüülrühma, mis võivad osaleda estrite moodustamisel nii orgaaniliste kui ka anorgaaniliste hapetega.

Tselluloosi nitraadid. Kui tselluloosi töödeldakse kontsentreeritud lämmastik- ja väävelhappe seguga (nitreerimissegu), tekivad tselluloosnitraadid. Olenevalt reaktsioonitingimustest ja reageerivate ainete vahekorrast võib saada kahe (dinitraat) või kolme (trinitraat) hüdroksüülrühmaga produkti

Tselluloosi valmistamine. Peaaegu puhta tselluloosi näide on puhastatud puuvillast saadud vatt. Suurem osa tselluloosist eraldatakse puidust, milles see sisaldub koos teiste ainetega. Meie riigis levinuim tselluloosi tootmismeetod on nn sulfitmeetod. Selle meetodi kohaselt kuumutatakse purustatud puitu kaltsiumvesiniksulfiti või naatriumvesiniksulfiti lahuse juuresolekul autoklaavides rõhul 0,5-0,6 MPa ja temperatuuril 150 °C. Sel juhul hävivad kõik muud ained ja tselluloos vabaneb suhteliselt puhtal kujul. See pestakse veega, kuivatatakse ja saadetakse edasiseks töötlemiseks, enamasti paberi tootmiseks.

Tselluloosi pealekandmine. Inimesed on tselluloosi kasutanud juba väga iidsetest aegadest. Selle rakendus on väga mitmekesine. Tselluloosist valmistatakse arvukalt tehiskiude, polümeerkilesid, plastmassi, suitsuvaba pulbrit ja lakke. Paberi valmistamiseks kasutatakse suures koguses tselluloosi. Suur tähtsus on tselluloosi esterdamistoodetel. Nii näiteks alates tselluloosatsetaat saada atsetaatsiidi. Selleks lahustatakse triatsetüültselluloos diklorometaani ja etanooli segus. Saadud viskoosne lahus surutakse läbi stantside - paljude aukudega metallkorkide. Õhukesed lahuse joad lastakse võlli, mille kaudu kuumutatud õhk läbib vastuvoolu. Selle tulemusena lahusti aurustub ja triatsetüültselluloos vabaneb pikkade niitidena, millest ketramise teel valmistatakse atsetaatsiidi.Tselluloosatsetaati kasutatakse ka mittesüttiva kile ja ultraviolettkiiri läbiva orgaanilise klaasi valmistamisel.

Trinitrotselluloos(püroksüliini) kasutatakse lõhkeainena ja suitsuvaba püssirohu tootmiseks. Selleks lahustatakse trinitrotselluloos etüülatsetaadis või atsetoonis. Pärast lahustite aurustumist kompaktne mass purustatakse ja saadakse suitsuvaba pulber. Ajalooliselt oli see esimene polümeer, millest valmistati tööstusplast – tselluloid. Varem kasutati püroksüliini filmi- ja fotofilmide ja lakkide valmistamiseks. Selle peamiseks puuduseks on kerge süttivus mürgiste lämmastikoksiidide moodustumisega.

Dinitrotselluloos saamiseks kasutatakse ka (kolloksüliini). kolloodium. Sel eesmärgil lahustatakse see alkoholi ja eetri segus. Pärast lahustite aurustumist moodustub tihe kile - kolloodium, mida kasutatakse meditsiinis. Dinitrotselluloosi kasutatakse ka plastide tootmisel tselluloid. Seda toodetakse dinitrotselluloosi sulatamisel kampriga.

Leidub looduses ja inimkehas. Tselluloos on taimeseinte põhiosa. Suhteliselt puhas tselluloos on puuvillast, džuudist ja kanepist valmistatud kiud. Puit sisaldab 40-50% tselluloosi, põhk - 30%. Taimne tselluloos teenib toitaine rohusööjatele, kelle kehas on kiudaineid lagundavad ensüümid. Tselluloos, nagu ka tärklis, tekib taimedes fotosünteesi reaktsiooni käigus. See on taimerakkude membraani põhikomponent; Siit pärineb selle nimi - tselluloos ("tselluloos" - kamber). Puuvillakiud on peaaegu puhas tselluloos (kuni 98%). Ka lina- ja kanepikiud koosnevad peamiselt tselluloosist. Puit sisaldab umbes 50 %.

Järeldus

Süsivesikute bioloogiline tähtsus on väga suur:

1. Süsivesikud täidavad plastilist funktsiooni ehk osalevad luude, rakkude ja ensüümide ehituses. Need moodustavad 2-3% massist.

2. Süsivesikud täidavad kahte põhifunktsiooni: ehitus ja energia. Tselluloos moodustab taimerakkude seinad. Kompleksne polüsahhariid kitiin toimib lülijalgsete eksoskeleti peamise struktuurikomponendina. Kitiin täidab ka seentes ehitusfunktsiooni.

3. Süsivesikud on peamised energiline materjal(cm.). 1 grammi süsivesikute oksüdeerumisel vabaneb 4,1 kcal energiat ja 0,4 kcal vett. Taimedes sisalduv tärklis ja loomadel glükogeen ladestuvad rakkudesse ja toimivad energiavaruna.

4. Veri sisaldab (0,1-0,12%) glükoosi. Vere osmootne rõhk sõltub glükoosi kontsentratsioonist.

5. Pentoos (riboos ja desoksüriboos) osalevad ATP moodustumisel.

Inimeste ja loomade igapäevases toidus on ülekaalus süsivesikud. Loomad saavad tärklist, kiudaineid ja sahharoosi. Lihasööjad saavad glükogeeni lihast.

Inimese igapäevane vajadus suhkrutes on umbes 500 grammi, kuid seda täiendatakse peamiselt leivas, kartulis ja pastas sisalduva tärklise tõttu. Tasakaalustatud toitumise korral ei tohiks sahharoosi päevane annus ületada 75 grammi (12–14 tavalist suhkrutükki, sealhulgas toiduvalmistamiseks kasutatav).

Lisaks on süsivesikutel oluline roll kaasaegses tööstuses – süsivesikuid kasutavad tehnoloogiad ja tooted ei saasta keskkonda ega kahjusta seda.

Rakendused.

Lisa 1:

2. lisa

Avastamise ja tootmise ajalugupeedisuhkur

Indiat peetakse suhkruroo sünnikohaks (Indiast pärineb ka sõna "suhkur": poolsaare ühe iidse rahva keeles tähendas "sakhara" kõigepealt lihtsalt "liiva" ja seejärel "granuleeritud suhkrut"). . Indiast eksporditi seda taime Egiptusesse ja Pärsiasse; Sealt jõudis läbi Veneetsia suhkur Euroopa riikidesse. Pikka aega see oli väga kallis ja seda peeti luksuseks.

Punapeeti on kasvatatud iidsetest aegadest. Vanas Assüürias ja Babüloonias kasvatati peeti juba 1,5 tuhat aastat eKr. Kultiveeritud peedi vorme on Lähis-Idas tuntud juba 8.-6. eKr. Ja Egiptuses oli peet orjade peamine toit. Jah, alates metsikud vormid peet, tänu sobivale valikule hakati järk-järgult looma sööda-, laua- ja valgepeedi sorte. Esimesed suhkrupeedisordid töötati välja valgetest lauapeedi sortidest.

Teadusajaloolased seostavad roo uue alternatiivi, suhkrutaime ilmumist Saksa keemiku, Preisi Teaduste Akadeemia liikme A.S. epohhiloova avastusega. Margkrahv (1705-1782). 1747. aastal Berliini Teaduste Akadeemia koosolekul peetud ettekandes tõi ta välja peedist kristallilise suhkru saamiseks tehtud katsete tulemused.

Saadud suhkur, nagu Marggraf väitis, ei jäänud maitse poolest roosuhkrule alla. Siiski ei näinud Marggraf oma avastuse praktiliseks rakendamiseks laialdasi väljavaateid.

Edasi uurimistöös ja õppimises see avastus Marggrafi õpilane läks - F.K. Achard (1753-1821). Alates 1784. aastast tegeles ta aktiivselt oma õpetaja avastuse täiustamise, edasiarendamise ja praktikasse rakendamisega.

Achard sai suurepäraselt aru, et üks kõige olulisemad tingimused Uue, väga paljutõotava äri edu on tooraine - peedi täiustamine, s.o. suurendades selle suhkrusisaldust. Juba 1799. aastal kroonis Achardi tööd edu. Ilmunud on uus kultuurpeedi haru – suhkur. 1801. aastal ehitas Achard oma valdusse Kuzernis (Sileesias) ühe Euroopa esimesi suhkruvabrikuid, kus ta õppis peedist suhkru tootmist.

Pariisi Teaduste Akadeemia saadetud komisjon viis Akhardovi tehases läbi uuringu ja jõudis järeldusele, et peedist suhkru tootmine on kahjumlik.

Ainult tolleaegsed ainsad inglise töösturid, kes olid roosuhkru tootmise ja müügi monopolistid, nägid suhkrupeedis tõsist konkurenti ja pakkusid Achardile mitu korda suuri summasid tingimusel, et too keeldub oma tööd tegemast ja teatab avalikult peedist suhkru tootmise mõttetus.

Kuid Achard, kes uskus kindlalt uue suhkrutehase lubadusse, ei teinud kompromisse.Prantsusmaa on alates 1806. aastast loobunud roosuhkru tootmisest ja läinud üle peedisuhkrule, mis muutus aja jooksul üha laiemalt levima. Napoleon pakkus suurt tuge neile, kes näitasid üles soovi kasvatada peeti ja toota neist suhkrut, sest... nägi uue tööstuse arengus võimalust põllumajanduse ja tööstuse üheaegseks arenguks

Vana-Vene meetod suhkru saamiseks sahharoosi sisaldavatest taimedest

See lihtne meetod suhkru saamiseks on mõeldud spetsiaalselt koduseks kasutamiseks. Meetod sisaldab iidsete vene retseptide elemente suhkru tootmiseks, sealhulgas insener Tolpygini poolt aastatel 1850–1854 välja pakutud meetodite kasutamist. Suhkru tootmise tooraineks on sahharoosi sisaldavad suhkrut kandvad taimed. Suhkru saamiseks tuleks kasutada marju, puuvilju, köögivilju suurim sisu suhkur, st. kõige magusam.

Suhkru saamise järjekord on järgmine:

1. Toote lihvimine;

2. mahla saamine;

3. Eraldamine lisanditest;

4. Mahla kondenseerimine siirupiks;

5. Kristallilise suhkru ekstraheerimine.

Esimene aste: Niisiis põhineb suhkrut sisaldava toote suhkruks muutmine sellest mahla ekstraheerimisel.

Kui kasutad õrnaid puuvilju (maasikad, maasikad ja muud marjad), siis lihtsalt püreesta need. Kui need on näiteks aprikoosid või virsikud, siis tuleks need katki teha ja kivid eemaldada. Kui kasutatakse arbuusi või meloni, eemaldatakse vilja sisu koorest ja vabastatakse seemnetest. Soovitatav on ka värskelt korjata marju, mahlasaagi suurendamiseks leotada vilju eelnevalt 2-3 tundi. Kui tegemist on suhkrupeedi, õunte või porgandite vms, purustatakse toode laastudeks. Mida õhemad ja pikemad on laastud, seda rohkem tegureid soodustavad nende suhkruvabastamist. Hea laastud on soovitatav riba laiusega 2-3 mm ja paksusega 1-1,5 mm.

Teine etapp: Purustatud toode täidetakse veega, kuni see on täielikult kaetud, ja keedetakse temperatuuril 70–72 °C. Kui temperatuur on alla 70°C, siis võimalikud mikroobid ei hukku, kui üle 72°C, hakkavad laastud pehmenema.

Küpsetusaeg on 45-60 minutit, segades puulabidaga. Laastudest saadud suhkur läheb vette, millest saab mahl. Laastud pärast suhkru ekstraheerimist neist nimetatakse viljalihaks. Viljalihast pressitakse mahl välja ja viljaliha eemaldatakse.

Kolmas etapp: Saadud mahl on tumedat värvi ja suure lisandite sisaldusega. Tume värv, kui seda ei eemaldata, kandub seejärel suhkrukristallidesse. Kui aurutate selles etapis vee mahlast välja, saate küll suhkrut, kuid sellel on originaaltoote maitse, värvus ja lõhn. Mahl on happeline, seega on vajalik neutraliseerimine. Kui seda ei tehta, vahutab mahl aurustumisel tugevalt ja muudab protsessi seeläbi keerulisemaks. Odavaim viis mahla puhastamiseks on töödelda seda põletatud kustutatud lubjaga CA (OH) 2. Lisa 80-90 °C-ni kuumutatud mahlale laim (äärmisel juhul võid kasutada ehituslubja). 10 liitri mahla jaoks on vaja umbes 0,5 kg laimi. Laimi tuleks lisada järk-järgult, mahla pidevalt segades. Laske lahusel 10 minutit seista. Seejärel tuleb lubja sadestamiseks mahla kaudu juhtida süsihappegaasi CO 2. Süsinikdioksiidi saate kasutada majapidamises kasutatavate sifoonide (karboniseeritud vee tootmiseks), tööstuslike gaasiballoonide küllastajate jaoks või OU- ja ORP-seeria tulekustutite jaoks. Gaas kanistrist juhitakse toru kaudu alumine osa anum kuuma mahlaga. Rohkema jaoks tuleks toru otsa paigaldada paljude väikeste aukudega pihusti (hajuti). tõhus kasutamine gaas Rohkem parim tulemus võib saavutada lahuse samaaegse segamisega. Hea gaasipihustamine tagab gaasi kõrge kasutusmäära ja vähendab protsessi aega (umbes 10 minutit). Lahus peab settima ja seejärel filtreerima. Aktiivsütt või luusütt kasutavad filtrid on tõhusamad. Kuid äärmuslikel juhtudel võite kasutada kangast filtrit.

Mahla lõplikuks selgitamiseks ja tooraine lõhna eemaldamiseks pakun välja tõestatud vene meetodi. Vääveldioksiid SO2 tuleks lasta läbi mahla. Vääveldioksiidiga töötlemine on oluline vahetult enne aurustamist, sest Gaasi mõju mõjutab ka aurustumist, mis aitab kaasa siirupi vähem tumenemisele. Vajalik on väävli olemasolu. Kuumutamisel väävel sulab ja õhuga segamisel tekib vääveldioksiid. Vanad meistrid kasutasid kahte toruga ühendatud pitseeritud anumat. Üks sisaldas vett, teine ​​väävlit. Väävliga anumast väljus teine ​​toru mahlaga anuma põhjas olevasse difuusorisse. Kui mõlemat anumat kuumutati, tõrjus toru läbiv veeaur 2. anumast välja vääveldioksiidi ja sisenes difuusorisse. Võite võtta sama hajuti.

Seda skeemi saab mõnevõrra lihtsustada: võtke ainult üks väävliga anum, ühendage selle sisselasketoruga akvaariumi kompressor või mõni muu pump ja puhuge õhku läbi anumasse koguneva gaasi väävliga. Gaasi puhastamine peab toimuma seni, kuni mahl on täielikult selginenud. Protsessi kiirendamiseks on parem segada mahl samal ajal. Lahtises anumas aurustub vääveldioksiid lahusest jäljetult, kuid tööd tuleks teha hästi ventileeritavas kohas.

Vääveldioksiid SO 2 on parim antiseptik. See söövitab tugevalt metallnõusid, seega tuleks kasutada emailitud. Selle gaasi väga suur eelis, mis kaalub suuresti üles selle puudused, on võimalus see tootest täielikult eemaldada. Vääveldioksiidiga töödeldud toote kuumutamisel viimane aurustub, jätmata ei lõhna ega maitset. Gaasi kasutatakse laialdaselt konservitehastes erinevate toodete säilitamiseks.

Väävlit saab osta aadressil tööriistapood või aianduspoes müüakse seda seal kui "Garden Sulphur" - see sisaldab 99,9% väävlit. Kui te ei leidnud väävlit, ärge heitke meelt. Teie suhkur ei ole nii valge, see säilitab originaaltoote varju, kuid maitse pole halvem kui valge.

Neljas etapp: Järgmine samm on puhastatud ja värvitustatud mahla paksendamine siirupiks. Mahlast on vaja eemaldada suur kogus vett. Seda on kõige parem teha mahla aurutamisega vene pliidil, madalal kuumusel pliidil, mitte mingil juhul mitte lasta siirupit keema (et vältida selle tumenemist).

Aurustumise käigus siirup pakseneb üha enam. Kui mitme grammi seeme sisestatakse üleküllastunud lahusesse, mis ei sisalda suhkrukristalle tuhksuhkur, siis põhjustab see uute kristallide moodustumist. Pulbri lahusesse viimise hetke määramine on väga oluline ja hõlmab järgmist lihtsaimat meetodit: tilk siirupit, pigistades sõrmede vahel, moodustab neid üksteisest lahti liigutades õhukese niidi (karva), siis saabub kruntimise hetk. 10 liitri siirupi jaoks on seemne kogus pool teelusikatäit pulbrit. Kui lisate vähe pulbrit, on saadud suhkrukristallid suured, kui lisate liiga palju, on need väikesed. Umbes 10-15 minutit pärast külvamist moodustub piisav arv kristalle. Edasine kristalliseerimine tuleks läbi viia toote pideva jahutamise ja segamisega,

Saadud toodet nimetatakse "maskiidiks", see sisaldab kuni 7-10% vett ja 50-60% kristalliseerunud suhkrut ja interkristallilist vedelikku (melassi).

Viies etapp: Järgmine operatsioon on kristallide eraldamine melassist. Pärast kristalliseerumise lõppu tuleb kogu mass maha laadida 0,3 mm silmasuurusega riidelappi, mis riputatakse nurkade külge ühte sõlme melassi äravooluanuma kohale. Samal ajal proovi massi välja pigistada. Suhkru saagise protsendi suurendamiseks on parem melassi siirupi lisandina taaskasutada.

Pärast melassi kurnamist saadakse suhkur kollakas värvus. Järgmisena saate kasutada vahemeetodit, mis töötas hästi 1854. aastal ja mille pakkus välja insener Tolpygin. See Venemaal kasutusele võetud meetod levis kiiresti kogu maailma suhkrutööstuses ja seda hakati nimetama venekeelseks. Nüüd on meetod teenimatult unustatud. See koosneb massviidi aurutamisest ja võimaldab saada kvaliteetset valget suhkrut. Suhkruga riie tuleb tihedalt siduda väikese koguse keeva veega basseini külge. Tõusev aur läbib suhkrut, puhastades selle valgest melassist. Saadud valge suhkur, isegi kui see on katsudes märg, tõmbub ladustamise ajal kokku ja muutub tahkeks tükiks. Seetõttu tuleks suhkur enne pikaajalist säilitamist kuivatada.

Suhkru tootmise tunnused

Suhkrutootmine tähendab pideva vooluga mehhaniseeritud tootmist põhiprotsesside kõrge automatiseerimisega.

Suhkrutehaste territoriaalse asukoha eripäraks on nende range seotus suhkrupeedikülvipindadega, kuna peedi transportimine pikkade vahemaade taha on majanduslikult ebaefektiivne. Mõningatel juhtudel, suhkruvabrikud omama oma haritavaid alasid, mis asuvad otse ettevõtte läheduses. Suhkrutööstuse jäätmeid (tselluloosi-, jääk-, roojamismuda) võib kasutada väetisena ja mõnel juhul kariloomade söödana.

3. lisa

Süsivesikud on kehas kõige olulisem energiaallikas

Kõigist inimeste poolt tarbitavatest toitainetest on süsivesikud kahtlemata peamine energiaallikas. Keskmiselt moodustavad need 50–70% igapäevase dieedi kalorisisaldusest. Vaatamata sellele, et inimene tarbib oluliselt rohkem süsivesikuid kui rasvu ja valke, on nende varud organismis väikesed. See tähendab, et keha tuleb nendega regulaarselt varustada.

Peamised süsivesikud toidus on komplekssuhkrud, nn polüsahhariidid: tärklis ja glükogeen, mis on üles ehitatud suurest hulgast glükoosijääkidest. Glükoosi ennast leidub suurtes kogustes viinamarjades ja magusates puuviljades. Mesi ja puuviljad sisaldavad lisaks glükoosile märkimisväärses koguses fruktoosi. Tavaline suhkur, mida poest ostetakse, on disahhariid, kuna selle molekul on üles ehitatud glükoosi- ja fruktoosijääkidest. Piim ja piimatooted sisaldavad suures koguses vähem magusat piimasuhkrut – laktoosi, mis koos glükoosiga sisaldab ka monosahhariidi galaktoosi.

Süsivesikute vajadus on väga suur suurel määral sõltuvad keha energiakulust. Keskmiselt jääb täiskasvanud mehel, kes tegeleb peamiselt vaimse või kerge füüsilise tööga, päevane süsivesikute vajadus 300–500 g, füüsilise töö tegijate ja sportlaste puhul on see palju suurem. Erinevalt valkudest ja teatud määral rasvu, saab süsivesikute hulka dieetides oluliselt vähendada ilma tervist kahjustamata. Need, kes soovivad kaalust alla võtta, peaksid sellele tähelepanu pöörama: Süsivesikutel on peamiselt energeetiline väärtus. 1 g süsivesikute oksüdeerumisel vabaneb kehas 4,0 - 4,2 kcal. Seetõttu on nende arvelt kõige lihtsam kaloraaži reguleerida.

Milliseid toiduaineid tuleks pidada peamisteks süsivesikute allikateks? Paljud taimsed toidud on süsivesikurikkaimad: leib, teraviljad, pasta, kartul. Suhkur on puhas süsivesik. Mesi sisaldab olenevalt päritolust 70-80% mono- ja disahhariide. Selle kõrge magusus on tingitud olulisest fruktoosisisaldusest, mille magusad omadused on ligikaudu 2,5 korda kõrgemad kui glükoosil ja 1,5 korda kõrgemad kui sahharoosil. Maiustused, kondiitritooted, koogid, moos, jäätis ja muud maiustused on kõige atraktiivsemad süsivesikute allikad ning kujutavad endast kahtlemata ohtu kaalus juurde võtvatele inimestele. Nende toodete eripäraks on nende kõrge kalorsus ja oluliste toitefaktorite vähene sisaldus.

Süsivesikute rühmaga tihedalt seotud on need, mida leidub enamikus taimsed saadused, inimkehas halvasti omastatavad ained – kiudained ja pektiin.

Olulised süsivesikute allikad

Tooted
rukkileib
Nisuleib
tatar
Manna
Kartul
Valge kapsas
Viinamari

4. lisa

Tselluloos on polüsahhariid, mis on osa taimerakkude massiivsetest membraanidest. Suures koguses leidub paljudes köögiviljades, puuviljades, lehtedes ja taimede vartes. Ainult väike osa kiudainetest saab inimkehas seedida soolestikus olevate mikroorganismide mõjul. Seetõttu läbivad kiudained ja pektiinid seedetrakti enamasti muutumatul kujul. Kuid neil on oluline roll – toidumassid liiguvad mööda soolestikku kiiremini. Seetõttu soovitatakse neil, kes soovivad kaalust alla võtta, süüa palju köögi- ja puuvilju. Suured hulgad ballastaineid sisaldavad täisteraleib, nagu juba mainitud, erinevates juur- ja puuviljades, eriti peedis, porgandites ja ploomides.

Viited

1. Orgaaniline keemia: Õppeväljaanne 10. klassile. keskm. kool - Moskva, valgustusajastu, 1993

2. Cyrili ja Methodiuse elektrooniline entsüklopeedia, 2004.

3. Kooliõpilase käsiraamat, II köide, Amphora, 2002. a.

4. Interneti-saidid: otsingumootorid www. nigma. ru, www. hulkur. ru.

5. Bioloogia. Sissejuhatus üldbioloogia ja ökoloogia. 9. klass. (2003). "Bustard" A.A.

Sarnased dokumendid

Orgaaniline aine, mis sisaldavad süsinikku, hapnikku ja vesinikku. Süsivesikute keemilise koostise üldvalem. Monosahhariidide, disahhariidide ja polüsahhariidide struktuur ja keemilised omadused. Süsivesikute peamised funktsioonid inimkehas.

esitlus, lisatud 23.10.2016


Süsivesikute valem, nende klassifikatsioon. Süsivesikute põhifunktsioonid. Süsivesikute süntees formaldehüüdist. Monosahhariidide, disahhariidide, polüsahhariidide omadused. Tärklise hüdrolüüs linnastes sisalduvate ensüümide toimel. Alkoholi ja piimhappe kääritamine.

esitlus, lisatud 20.01.2015


üldised omadused, monosahhariidide klassifikatsioon ja nomenklatuur, nende molekulide struktuur, stereoisomeeria ja konformatsioon. Füüsikalised ja keemilised omadused, glükoosi ja fruktoosi oksüdatsioon ja redutseerimine. Oksiimide, glükosiidide ja kelaatkomplekside moodustumine.

kursusetöö, lisatud 24.08.2014


Süsivesikute struktuur. Glükoosi ja teiste monosahhariidide transmembraanse transpordi mehhanism rakus. Monosahhariidid ja oligosahhariidid. Monosahhariidide imendumise mehhanism soolestikus. Glükoosi fosforüülimine. Glükoos-6-fosfaadi defosforüülimine. Glükogeeni süntees.

esitlus, lisatud 22.12.2014


Süsivesikute (monosahhariidid, oligosahhariidid, polüsahhariidid) klassifikatsioon levinumate orgaaniliste ühendite hulka. Aine keemilised omadused, roll toitumises peamise energiaallikana, glükoosi omadused ja koht inimese elus.

abstraktne, lisatud 20.12.2010


Süsivesikute üldvalem, nende esmane biokeemiline tähtsus, levimus looduses ja roll inimese elus. Süsivesikute liigid keemilise struktuuri järgi: lihtsad ja keerulised (mono- ja polüsahhariidid). Süsivesikute süntees formaldehüüdist.

test, lisatud 24.01.2011


Süsivesikud on süsinikhüdraadid. Lihtsamaid süsivesikuid nimetatakse monosahhariidideks ja nende hüdrolüüsil tekib kaks monosahhariidi molekuli, nimetatakse disahhariidideks. Tavaline monosahhariid on D-glükoos. Süsivesikute muundamine toimub epimerisatsiooni teel.

abstraktne, lisatud 03.02.2009


abstraktne, lisatud 21.02.2009


Heterotsükliliste ühendite mõiste, olemus ja omadused, keemilised põhiomadused ja üldvalem. Heterotsükliliste ühendite klassifikatsioon, sordid, eripärad ja valmistamismeetodid. Elektrofiilsed asendusreaktsioonid.

abstraktne, lisatud 21.02.2009


Struktuuri, klassifikatsiooni ja füüsilised ja keemilised omadused süsivesikuid. Monosahhariidide roll hingamise ja fotosünteesi protsessis. Fruktoosi ja galaktoosi bioloogiline roll. Aldoosi või ketoosi füsioloogiline roll. Monosahhariidide füüsikalised ja keemilised omadused.