As propiedades de hidratos de carbono. As funcións e as propiedades dos hidratos de carbono: de mesa

Na natureza viva, moitas substancias están ampliamente distribuídas, cuxa importancia é difícil de sobrestimar. Por exemplo, estes inclúen carbohidratos. Son extremadamente importantes como fonte de enerxía para animais e humanos, e algunhas propiedades dos carbohidratos convértenos nunha materia prima indispensable para a industria.

¿Que é?

Estas son todas as sustancias cuxa estrutura pode ser descrita pola fórmula Cn (H ₂ O) m. Teñen unha gran importancia biolóxica, desempeñan un papel crucial nas vidas de moitos seres vivos.

O nome deste grupo de científicos xurdiu despois da análise primaria das sustancias que o incluíron. Logo descubriuse que os seus principais compoñentes son carbono e auga. Posteriormente descubriuse que o nome resultou ser extremadamente preciso, xa que as propiedades dos hidratos de carbono son tales que a relación entre os átomos de hidróxeno e osíxeno neles é completamente idéntica á da auga. Simplemente, hai só un osíxeno para dous átomos de hidróxeno. A versión rusa do nome foi proposta por primeira vez en 1844 polo profesor K. Schmidt.

Algunhas engadidos

Se modifica lixeiramente a fórmula anterior, poñendo "n" entre parénteses, a expresión será un tanto diferente: Sm (H2O) n. Quizais, reflicta a mesma esencia do nome "carbón - auga".

Ata a data, os científicos determinaron con precisión que hai unha serie de sustancias que teñen as propiedades dos carbohidratos, pero que non corresponden á fórmula descrita por nós. É por iso que na literatura estranxeira moitas veces pode atoparse coa palabra "glicídicos", que é un sinónimo moderno para o termo de 1844, o que resultou ser pouco preciso.

Clasificación simple

Toda a clase enorme de sustancias pode dividirse en dous grandes grupos: glicéxidos simples e complexos. Cales son as propiedades dos carbohidratos que inclúen? En realidade, tampouco son moi complexos:

• Son simples as sustancias do grupo que non se prestan á hidrólise, seguido pola formación doutros carbohidratos. Pero a principal diferenza é que a cantidade de átomos de osíxeno na súa estrutura é igual ao mesmo número de átomos de carbono. Son chamados monosacáridos.
• En consecuencia, a definición de "complexo" son todos aqueles glicídicos que caen na hidrólise coa formación de varios carbohidratos simples. Por suposto, teñen unha relación diferente de osíxeno e átomos de carbono. Son chamados disacáridos. Un papel moi grande na natureza é desempeñado por carbohidratos complexos, unha lista que mencionamos parcialmente no artigo.

Ademais, hai outra clasificación, segundo a cal os hidratos de carbono están divididos en tres tipos. Aquí están:

• Monosacáridos.
• Oligosacáridos.
• Polisacáridos.

A seguinte táboa de carbohidratos certamente axudaralle a entender as súas diferenzas máis importantes.

Os mono- (1 molécula)	Oligo- (<10 moléculas)	Poly- (> 10 moléculas)
Aldosas, ketosas	Isto inclúe disacáridos, trisacáridos, etc.	Existen dous tipos: Homopolisacáridos. Heteropolisacáridos. Do nome pódese entender que a estrutura molecular interna destas dúas especies é bastante diferente

Por suposto, deron unha breve táboa de hidratos de carbono, pero é simplemente imposible encaixar todas as características específicas que son características dalgúns representantes desta gran clase. Polo tanto, analizaremos os grupos principais por separado, detallando as propiedades dalgunhas substancias individuais e máis comúns. Entón, cales son as clases de carbohidratos?

Monosacáridos

Débese recordar que todos pertencen á categoría de sólidos, son fácilmente capaces de pasar a un estado cristalino. Son moi higroscópicas, perfectamente solubles en auga, formando un xarope. É moi difícil distinguilos en forma de cristais a partir de aí. As súas solucións teñen unha reacción neutra, a maioría das veces doce ao gusto. A intensidade do gusto é diferente: por exemplo, a frutosa é aproximadamente 3-3,5 veces máis doce que a glicosa máis comúnmente atopada.

Sobre a forma estrutural

Todas estas substancias son compostos de estrutura bifuncional, que necesariamente inclúen un esqueleto de carbono, un grupo carbonilo e varios grupos hidroxilo. Se o papel do grupo carbonilo é un grupo aldehído, a sustancia chámase aldosa. En consecuencia, no caso da presenza dunha cola de cetona, chámanse ketosas.

Dado que na natureza estas substancias están moi distribuídas, pódense atopar tanto no seu estado libre como en formas de anhídrido. En xeral, case todos os hidratos de carbono complexos son, ata certo punto, anhídridos de azucres simples, que se obtén bastante fácilmente tomando varias (ou unha) moléculas de auga (prefixo "an" - ausencia).

Glucosa como o representante máis típico

A fórmula deste representante máis típico do seu grupo é C ₆ H ₁₂ O ₆ . Moitas veces, estes carbohidratos atópanse na célula vexetal. Non só está estendido, pero tamén moi importante para o corpo, xa que é a principal fonte de enerxía para iso (falando sobre animais e home, por suposto). En principio, estas son as propiedades comúns das proteínas, carbohidratos e graxas para todos os organismos animais. Ademais, é amplamente utilizado en medicina, veterinaria, industria (incluíndo alimentos).

Propiedades físicas

Cales son as propiedades físicas comúns dos carbohidratos neste grupo? Aspecto: pequenos cristais de cor branca, sabor doce, na auga disólvense ben. A disolubilidade aumenta drasticamente se a solución quéntase: deste xeito obtense xarope de glicosa.

Breve información sobre a estrutura química

Se observamos a fórmula lineal, un aldehído e cinco grupos hidroxilo son claramente visibles neste carbohidrato. Cando a sustancia está nun estado cristalino, as súas moléculas poden atoparse nunha das dúas formas posibles (α- ou β-glucosa). O feito é que o grupo hidroxilo unido ao quinto átomo de carbono pode interactuar co residuo de carbonilo.

Prevalencia en condicións naturais

Dado que é excepcionalmente abundante en zume de uva, a glicosa é a miúdo chamada "azucre de uva". Baixo este nome, os nosos antepasados distantes tamén a coñecían. Non obstante, pódese atopar en calquera outro vegetal ou froita doce, nos tecidos brandos da planta. No mundo animal, a súa prevalencia non é menor: aproximadamente o 0,1% do noso sangue é a glicosa. Ademais, podes atopar estes carbohidratos na gaiola de case calquera órgano interno. Pero sobre todo hai moitos deles no fígado, xa que é alí que a glicosa é procesada en glicóxeno.

É (como xa dixemos) é unha valiosa fonte de enerxía para o noso corpo, é parte de case todos os carbohidratos complexos. Do mesmo xeito que outros carbohidratos simples, na natureza ocorre logo da reacción da fotosíntese, que ocorre exclusivamente nas células dos organismos vexetais:

Clorofila 6CO ₂ + 6H ₂ O C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6 O ₂ - Q

As plantas ao mesmo tempo realizan unha función increíblemente importante para a biosfera, acumulando a enerxía que reciben do sol. No que se refire ás condicións industriais, o azucre de uva obtíñase de amidón ocasionalmente, producindo a súa hidrólise, co ácido sulfúrico concentrado do catalizador de reacción:

(C ₆ H ₁₀ Ou ₅ ) n + n H ₂ O H ₂ SO ₄ , t n C ₆ H ₁₂ O ₆

Propiedades químicas

Cales son as propiedades químicas dos carbohidratos deste tipo? Teñen todas as mesmas características que son peculiares do alcohol e do aldehído. Ademais, tamén teñen algunhas características específicas. A primeira síntese de carbohidratos simples (incluíndo a glicosa) foi producida polo talentoso químico A. M. Butlerov en 1861, e como materia prima utilizou formaldeído, dividíndoo en presenza de hidróxido de calcio. Aquí está a fórmula para este proceso:

6HSSON -------> C6H ₁₂ O ₆

E agora imos considerar algunhas propiedades dos outros representantes do grupo, cuxo valor natural non é menos grande e, polo tanto, son estudados pola bioloxía. Os carbohidratos destas especies xogan un papel moi importante na nosa vida diaria.

Frutosa

A fórmula para este isómero de glucosa é CeH ₁₂ O. Do mesmo xeito que o "progenitor" pode existir de forma lineal e cíclica. Introduza todas as reaccións típicas dos alcohois polihidroxilados, pero, deste xeito, distintas da glicosa, non interactúa cunha solución amoníaco de óxido de prata.

Ribose

Ribose e desoxirribosa son de gran interese. Se recordas o programa de bioloxía un pouco, sabes moi ben que estes carbohidratos no corpo son parte do ADN e do ARN, sen o cal é imposible a propia existencia da vida no planeta. O nome "desoxirribosa" significa que na súa molécula, un átomo de osíxeno é menor (en comparación coa ribosa normal). Sendo similares a este respecto á glucosa, tamén poden ter unha estrutura lineal e cíclica.

Disacáridos

En principio, estas substancias na súa estrutura e funcións de moitas maneiras repiten a clase anterior, e polo tanto non hai motivo para afrontar isto con máis detalle. Cales son as propiedades químicas dos carbohidratos relacionados con este grupo? Os representantes máis importantes da familia son sacarosa, maltosa e lactosa. Todos eles poden ser descritos pola fórmula C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ , xa que son isómeros, pero iso non anula as enormes diferenzas na súa estrutura. Entón, cal é a característica dos carbohidratos complexos, unha lista e descrición dos que podes ver a continuación?

Sacarosa

A súa molécula consta de dous ciclos á vez: un deles é de seis membros (residuo de α-glucosa) eo outro é de cinco membros (residuo de β-fructosa). Toda a construción está conectada por hidroxil glucosa glicóxido.

Obtención e valor xeral

Segundo a información histórica preservada, ata tres séculos antes da Natividade de Cristo, o azucre de cana de azucre aprendeu a recibir na India antiga. Só a mediados do século XIX descubriuse que se podería extraer máis sacarosa con menos esforzos da remolacha azucarera. Algunhas das súas calidades conteñen ata o 22% deste carbohidrato, mentres que en cana o contido pode estar dentro dun 26%, pero isto só é posible en condicións ideais de crecemento e un clima favorable.

Xa dixemos que os carbohidratos disólvense ben na auga. É neste principio que a produción de sacarosa está baseada, cando se usan aparellos de difusión para este fin. Para precipitar as posibles impurezas, a solución filtrárase a través de filtros que conteñen cal. Para eliminar o hidróxido de calcio da solución resultante, o dióxido de carbono normal pasa a través del. O precipitado é filtrado e o xarope de azucre é evaporado en fornos especiais, obtendo o azucre que xa coñecemos.

Lactosa

Este carbohidrato en condicións industriais extrae do leite regular, onde as graxas e os carbohidratos son abundantes. Contén moita sustancia: polo tanto, o leite de vaca contén aproximadamente o 4-5,5% de lactosa e, no leito das mulleres, a súa fracción de volume alcanza o 5,5-8,4%.

Cada molécula deste glicóide consiste nos residuos de 3-galactosa e a-glucosa na forma piranosa, que forman enlaces a través do primeiro e cuarto átomos de carbono.

A diferenza doutros azucres, a lactosa ten unha propiedade excepcional. Esta é unha completa falta de higroscópica, de modo que mesmo nunha sala húmida este glicéxeno non se mova en absoluto. Esta propiedade utilízase activamente en productos farmacéuticos: se a composición dunha droga na forma de po inclúe a sacarosa habitual, entón a lactosa engádese necesariamente. É completamente natural e inofensivo para o corpo humano, a diferenza de moitos aditivos artificiais que evitan o tixola e a humidade. Cales son as funcións e propiedades dos carbohidratos deste tipo?

O significado biolóxico da lactosa é extremadamente alto, xa que a lactosa é o compoñente nutricional máis importante do leite de todos os animais e humanos. En canto á maltosa, as súas propiedades son un tanto diferentes.

Maltosa

É un produto intermedio, que se obtén por hidrólise de amidón. O nome "maltosa" foi recibido debido ao feito de que está formado en gran medida baixo a influencia da malta (maltum en latín maltum). Está ampliamente distribuído non só na planta, senón tamén en organismos animais. En grandes cantidades, forma no tracto dixestivo dos animais ruminantes.

Estrutura química e propiedades

A molécula deste carbohidrato consiste en dúas partes de α-glucosa na forma piranosa, que están unidas entre si polos primeiros e cuatros átomos de carbono. En aparencia son cristais brancos incoloros. O sabor é doce, perfectamente soluble en auga.

Polisacáridos

Cómpre recordar que todos os polisacáridos poden considerarse desde o punto de vista de que son produtos de policondensación de monosacáridos. A súa fórmula química xeral é (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) n. No marco deste artigo, consideraremos amidón, xa que é o representante máis típico da familia.

Amidón

Está formado como resultado da fotosíntese, en grandes cantidades deposítase nas raíces e sementes dos organismos vexetais. Cales son as propiedades físicas dos carbohidratos desta especie? Na aparencia é un po branco cunha cristalinidade deficiente, insoluble en auga fría. En un líquido quente, forma unha estrutura coloidal (pasta, peto). No trato digestivo dos animais, hai moitas enzimas que promoven a súa hidrólise coa formación de glucosa.

É o polímero natural máis común , que está formado por unha variedade de residuos de a-glucosa. Na natureza, á vez hai dúas das súas formas: amilosa e amshopectina. A amilosa, sendo un polímero lineal, pódese disolver en auga. A molécula consiste nos residuos de alfa-glucosa, que están unidos a través do primeiro e cuarto átomos de carbono.

Débese recordar que é o almidón o primeiro produto visible da fotosíntese vegetal. En trigo e outros cereais contén ata 60-80%, mentres que en tubérculos de pataca só o 15-20%. Por certo, segundo o tipo de grans de amidón baixo un microscopio, é posible determinar con precisión as especies pertencentes a unha planta, xa que son todas diferentes.

Se o carbohidrato se quenta rápidamente , a súa enorme molécula descompoñerase rápidamente coa formación de pequenos polisacáridos, que son coñecidos como dextrinas. Teñen unha fórmula química común (C ₆ H ₁₂ O ₅ ) x con amidón, pero hai unha diferenza no valor da variable "x", que é menor que o valor "n" no almidón.

Finalmente, damos unha mesa que reflicte non só as principais clases de carbohidratos, senón tamén as súas propiedades.

Grupos básicos	Características da estrutura molecular	propiedades distintivas de hidratos de carbono
monossacarídeos	Elas difiren no número de átomos de carbono: Triose (C 3) Tetroses (C4) Pentoses (C5) Hexose (C6)	cristais incoloros ou brancos, perfectamente soluble en auga, sabor doce
oligosacáridos	A estrutura complexa. Dependendo da especie, que contén 2-10 residuos de azucres simples	A aparición do mesmo, algo menos soluble en auga, sabor menos doce
polisacarideos	Eles consisten dun número moi grande de residuos monossacarídeos	O po branco, estrutura cristalina é débil, non se disolven na auga, pero ten nel capacidade de inchar. O sabor neutro

Isto é o que as funcións e propiedades das principais clases de carbohidratos.