Struktura a klasifikace sacharidů

V chemii a biologii k sacharidům patří mnoho organických sloučenin. V nejvíce obecném smyslu zahrnuje tato třída cukry a látky odvozené od nich, které se získají hydrolýzou. Sacharidy jsou nedílnou součástí všech organických sloučenin. Klasifikace sacharidů může vyprávět o celé různorodosti projevů těchto látek.

Biologie

Buňky živých organismů potřebují uhlohydráty jako baterie a energetické zdroje. Sušina rostlin obsahuje až 90% sacharidů. Zástupci fauny také mají ve svých buňkách sacharidy - až 20% z celkové hmotnosti sušiny. Klasifikace sacharidů standardizuje tyto vysokomolekulární sloučeniny a prezentuje je ve vizuální podobě. Pochopení struktury sacharidů, vnitřní struktury těchto sloučenin je klíčem k pochopení základů veškerého života, k pochopení velmi tajemství života. Důležitou součástí procesu známosti těchto látek je klasifikace sacharidů.

Schéma

Všechny známé sacharidy jsou rozděleny do tří velkých skupin:

- monosacharidy;

- disacharidy;

- polysacharidy.

Všechny tři skupiny mají různé fyzikálně-chemické vlastnosti. Klasifikace a struktura sacharidů vychází z těchto tří pilířů.

Monosacharidy

Toto jméno je jednoduché sacharidy který rozděluje vodu do prvoků organických sloučenin. Typickým příkladem monosacharidu je glukosa. Chemické složení této látky je vyjádřeno vzorcem C ₂ H ₁₂ O ₅ . Klasifikace sacharidů dává glukóze čestné první místo. Tato látka - nejdůležitější z monosacharidů, je obsažena v ovocných šťáv, v krvi zvířat a lidí. Ve své čisté formě tvoří glukóza bílé průsvitné krystaly se sladkou výraznou chutí. Svalová práce savců se provádí na úkor energie vytvořené oxidací glukózy. Je vyjádřena vnitřní struktura této látky strukturální vzorec :

Glukózu lze získat hydrolýzou různých polysacharidů - škrobu nebo celulózy. Používá se jako součást vylepšené výživy a jako lék.

Fruktóza je další monosacharid, který se nachází na heparu s glukózou v různých ovocných a bobulových šťáv, smíchaný s glukózou a je součástí medu. Vypadá to stejně jako její soused, ale chuť je mnohem sladší. Struktura fruktózy je znázorněna na obrázku:

Sacharidová klasifikace klasifikuje monosacharidy do stejné skupiny jako aldehyd a kenospady. Všechny tyto látky mohou reagovat nejen v otevřených řetězcích, ale také v cyklických formách. Cyklická glukóza může existovat u druhů, které se navzájem liší v prostorovém uspořádání hydroxylové skupiny na prvním atomu uhlíku. Glukóza v kompozici přírodních produktů má cyklický α-vzorec. Po rozpuštění ve vodě se tato cyklická vazba přeměňuje na řetězec a potom na vazbu podle β-vzorce. Standardní vodný roztok glukózy obsahuje tři rovnovážné odrůdy této látky.

Disacharidy

Takzvané uhlohydráty, které při zahřívání vodných roztoků v přítomnosti minerálních kyselin nebo enzymů podléhají hydrolýze a rozpadají se na dvě molekuly monosacharidů. Nejběžnějším prvkem této skupinové klasifikace sacharidů je sacharóza.

Sacharóza se vyskytuje v řepném a třtinovém cukru. Její chemický vzorec je C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ . Významné množství této látky se vyskytuje v březové a javorové šťávě, v některých ovojích. Sacharosa je jednou z nejdůležitějších potravin. Během hydrolýzy se rozkládá na molekuly glukózy a fruktózy - směs výsledných složek patří invertním cukrům, které se také zkoumají klasifikací sacharidů. Schéma vnitřní struktury sacharózy je uvedeno níže:

Polysacharidy

Ve třetí skupině klasifikace sacharidů zahrnuje látky, které při rozpadu tvoří disacharidy a pak mnoho (stovek a tisíců) molekul monosacharidů. Klasifikace a funkcí sacharidů Tato sekce se výrazně liší od lehčích bratrů - nemají sladkou chuť a většinou jsou nerozpustné ve vodě. Nejvýznamnějšími představiteli této skupiny jsou celulóza (celulóza) a škrob. Molekuly těchto sacharidů jsou tvořeny dlouhými řetězci s opakujícími se jednotkami C ₆ H ₁₀ O ₅ . Tyto vazby jsou pozůstatky cyklických forem glukózy, které ztratily molekulu vody a jsou vzájemně propojeny v šesti členech. Klasifikace sacharidů proto poskytuje stejný vzorec pro celulózu a škrob, který je vyjádřen jako (C6H10O5) _x . Rozdíl spočívá v tom, že škrob se skládá z jednotek α-vzorce a celulózy - z β-glukózy.

Škrob je popsán vzorcem (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x , kde proměnná může dosáhnout hodnot 4 až 5 tisíc. Tato látka se vytváří v zelených výhoncích různých rostlin fotosyntézou. Může být uložen "v rezervě" u hlíz, zrn a oddenků. Lidský zažívací proces zpracovává škrob hydrolýzou v přítomnosti enzymů a rozkládá je do stavu glukózy, který je potom absorbován lidmi.

Klasifikace a funkce komplexních sacharidů

Celulóza je vláknitá látka, která je nedílnou součástí buněčných stěn různých rostlin. Jeho vzorec je podobný vzoru škrobu - (C6H10O5) _x . Počet opakování řetězových článků dosahuje 12 tisíc. Nejčistší přírodní celulóza je obsažena v bavlněných vláknech - až 90% sušiny. Ve dřevě celulóza zaujímá přibližně polovinu suché hmotnosti látky. U jehličnatých stromů je tento prvek přítomen společně s jeho družkami - ligninem a hemicelulózou. Celulóza a škrob se nerozpouštějí ve studené vodě. Po zahřátí se škrob rozmnožuje a formuje koloidní roztok. Celulóza není rozpustná ve vodě ani při vysokých teplotách. Není alkohol rozpustný, odolný vůči zásadám a slabým oxidačním činidlům. Hydrolýza celulózy je možná pouze tehdy, když se rozpustí v koncentrovaných minerálních kyselinách, například v kyselině sírové. Když je takový roztok zahřát, celulóza se rozkládá a vytváří viskózní roztok. Konečným produktem této reakce jsou monosacharidy.

Hodnota sacharidů

Klasifikace a struktura uhlohydrátů je studována mnoha příbuznými vědami. Hodnota těchto organických látek v medicíně, chemickém, potravinářském, zpracovatelském průmyslu je poměrně vysoká. Doufáme, že výše uvedená klasifikace sacharidů s příklady poskytne obecnou představu o povaze těchto látek a jejich rozhodující roli v lidské ekonomické aktivitě.