המאפיינים של פחמימות. הפונקציות והמאפיינים של פחמימות: השולחן

חיות בר נפוצים, חומרים רבים, את החשיבות של אשר בקושי אפשר להפריז. לדוגמה, אלה כוללים פחמימות. הם חשובים ביותר כמקור אנרגיה עבור חיות ובני אדם, ועוד כמה מאפיינים של פחמימות להפוך אותם כחומר גלם חיוני עבור התעשייה.

מה זה?

כל זה מבנה החומרים אשר יכול להיות מתואר לפי נוסחא Cn _(H2O) מ. הם בעלי חשיבות ביולוגית רבה, משחק תפקיד מכריע בחייהם של יצורים חיים רבים.

השם של הקבוצה הזאת של מדענים צריך לבוא לאחר הניתוח הראשוני של החומרים נעשה שהוא מכיל. ואז נמצא כי מרכיבים מרכזיים שלהם הם חמצני ומים. מאוחר יותר נמצא כי הכותרת התבררה להיות מדויק מאוד, שכן המאפיינים של פחמימות כגון שהיחס בין אטומי מימן וחמצן בה זהה לחלוטין לזה של מים. במילים פשוטות, יש חמצן אחד, שני אטומי מימן. בפעם הראשונה את הגירסה הרוסית של השם הוצע בשנת 1844 על ידי פרופ 'ק' שמידט.

כמה תוספים

אם קצת לשנות את הנוסחה הנ"ל, הוגה «n» של הסוגריים, הביטוי יהיה קצת שונה: ראה (H ₂ O) n. אולי, זה לא יכול להיות טוב יותר משקף את המהות של "פחם - מים" שם.

נכון להיום, מדענים מבוססים היטב כי יש מספר החומרים בעלי תכונות של פחמימות, אבל לא ממש מתאים הנוסחא המתוארת על ידינו. ומכיוון בספרות זרה אחת לעתים קרובות יכול להתקל המילה "glycidyl", אשר היא שם נרדף מודרני, 1844, אשר לא הייתה די מדויקת.

סיווג פשוט

כל הכיתה של חומרים הענקית ניתן לחלק לשתי קבוצות: glycidyl פשוט ומורכב. מה הם המאפיינים של פחמימות המתרחשות בהם? למעשה, הם גם אינם מאוד מסובכים:

• חומרים פשוטים הם אלה של הקבוצה אשר אינם ניתנים הידרוליזה עם היווצרות סוגרת של פחמימות אחרות. ההבדל העיקרי הוא כי המספר האטום חמצן במבנה שלהם עדיין מספר דומה של אטומי פחמן. הם קראו מונוסכרידים.
• בהתאם לכך, ההגדרה של "מורכב" כוללת את כל glycidyl אלה אשר מתפרק על ידי הידרוליזה ליצירת ריבוי של פחמימות פשוטות. כמובן, יש להם את היחס בין אטומי חמצן ופחמן שונה. הם נקראים סכרידיות. תפקיד מאוד חשוב באופי של המחזה הוא פחמימות מורכבות, רשימה של אשר אנו נוכחים חלקית במאמר.

בנוסף, קיים סיווג אחר, שבו פחמימות נחלקות לשלושה סוגים. הנה הם:

• Monosaccharides.
• אוליגוסכרידים.
• סוכרים.

פחמימות הטבלה הבאות בהחלט תעזורנה לך להתמודד עם ההבדלים העיקריים שלהם.

אֶחָד (מולקולה 1)	אוליגו (<10 מולקולות)	רַב (> 10 מולקולות)
Aldose, ketose	זה פשוט לא כולל disaccharides, trisaccharides, וכן הלאה. ד	ישנם שני סוגים: Gomopolisaharidy. Heteropolysaccharides. משמו ניתן להבין כי המבנה המולקולרי הפנימי של שני מינים אלה הם די שונים

כמובן, יש לנו טבלה קצרה של פחמימות הוכח, אך היקפה אי אפשר פשוט כדי להתאים את כל התכונות הספציפיות שאינן מוזרים לחלק מחברי כיתה רחבה זו. אז אנחנו מנתחים את הקבוצות העיקריות, כל אחד בנפרד לפרט על כמה מן המאפיינים של הפרט, החומרים הנפוצים ביותר. אז, מה הם שיעורי פחמימות?

מונוסכרידים

זכור כי כולם שייכים לקטגוריה של מוצקים, בקלות יכול לעבור למצב הגבישים. הם מאוד היגרוסקופי, גם מסיסים במים ליצירת סירופ. בחר אותם בצורת גבישים, שם קשה מאוד. יש פתרונות שלהם תגובה ניטרלית, לעתים קרובות טעם מתקתק. עוצמת טעם שונה: למשל, פרוקטוז כ גלוקוז השכיח ביותר 3-3.5 פעמים מתוקות.

בטופס המבני

כל החומרים הללו - תרכובת של מבנה bifunctional, שההרכבה בהכרח כולל שלד פחמן, קבוצת קרבוניל וכמה הידרוקסיל. אם התפקיד של קבוצת קרבוניל פועל קבוצת אלדהיד, חומר הנקרא aldose. לפיכך, במקרה של קיטון "זנב" נקראים ketose.

מאז טיב החומרים הללו נפוצים מאוד, הם יכולים להימצא גם המדינה שלהם בחינם, וגם בצורה של צורות גפרית אלמימית. באופן כללי, כמעט כל פחמימות מורכבות בדרגות שונות, הן ואלמימות של סוכרים פשוטים, אשר די מתקבלים פשוט על ידי לקיחת במרחק כמה (או אחד) של מולקולות מים (הקידומת "en" - לא).

גלוקוז הוא הנציג הטיפוסי ביותר

הנוסחא של הנציג הטיפוסי ביותר של הקבוצה - C ₆ H ₁₂ O _6. לעתים קרובות יש פחמימות אלה בתאי צמח. יש לו לא רק נפוץ, אבל גם חשוב מאוד עבור הגוף כי זה המקור העיקרי של אנרגיה בשבילו (מדבר על חיות אדם, כמובן). בעיקרון, אלה הם המאפיינים הכלליים של חלבונים, פחמימות ושומנים עבור כל היצורים החיים. כמו כן הוא בשימוש נרחב ברפואה, רפואה וטרינרית, תעשיית (כולל מזון).

תכונות פיסיקליות

מה הן בכלל התכונות הפיסיקליות של פחמימות בקבוצה זו? מראה - גבישי קנס לבנים, טעם מתקתק, מסיס בקלות במים. עליות מסיסות דרמטי אם פתרון לחמם: בדרך זו את סירופ הסוכר.

מידע תמציתי על המבנה הכימי

אם אתה מסתכל על נוסחה ליניארית, בהרכב של פחמימות זה נראה בבירור אלדהיד אחת לחמש קבוצות הידרוקסיל. כאשר החומר נמצא במצב הגבישים, המולקולות שלו יכולות להיות באחת משתי צורות אפשריות (α- או β-גלוקוז). העובדה שקבוצת הידרוקסיל מצמידה לאטום פחמן חמישי, ניתן הגיבה עם מחצית קרבוניל.

השכיחות בטבע

מאז אותה מאוד במיץ ענבים, גלוקוז קרובות נקראת "סוכר ענבים". תחת שם זה עדיין ידוע אבותינו. עם זאת, אפשר למצוא בשום פירות מתוקים אחרים או ירקות, ברקמות הרכות של הצמח. בעולם החי, השכיחות שלה אינה נמוכה: כ 0.1% דמנו - זהו גלוקוז. בנוסף, אתה יכול למצוא פחמימות אלה בתא כמעט כל איבר פנימי. אבל בעיקר הרבה מהם בכבד, מאחר שלשם העיבוד מתבצע גלוקוז לתוך גליקוגן.

זה (כפי שכבר אמרנו) הוא מקור חשוב של אנרגיה עבור הגוף שלנו, הוא חלק כמעט כל פחמימות מורכבות. כמו גם פחמימות פשוטות אחרות, בטבע זה מתרחש לאחר תגובת פוטוסינתזה המתרחשת באופן בלעדי בתאים של אורגניזמים צמח:

6SO ₂ + 6H ₂ O כלורופיל C ₆ H ₁₂ O ₆ + 6D ₂ - Q

צמחים ובכך לבצע חשובים מאוד עבור הפונקציה של הביוספרה, צבירת אנרגיה, אשר מתקבלת על ידי אותם מהשמש. באשר לתנאי תעשייתי, סוכר ענבים מאז ימי קדם מתקבל הידרוליזה עמילן לייצר אותו, שבה זרז תגובה מרוכז חומצה גופרתית:

(C ₆ H ₁₀ O ₅₎ n + nH ₂ O H ₂ SO _4, T nC ₆ H ₁₂ O ₆

תכונות כימיות

מהן התכונות הכימיות של פחמימות מסוג זה? יש לו את כל אותן התכונות טבועות בתוך גרידא אלכוהול ו אלדהידים. בנוסף, יש להם כמה תכונות ספציפיות. הסינתזה הראשונה של פחמימות פשוטות (כולל גלוקוז) הופקה על ידי א הכימאי המוכשר ביותר מ Butlerovym בשנת 1861, ו כחומר גלם הוא משמש פורמלדהיד, פיצול זה בנוכחות סידן הידרוקסיד. הנה הנוסחה של תהליך זה:

6NSON -------> S6N ₁₂ O ₆

ועכשיו להסתכל בחלק מהנכסים של שני החברים האחרים של הקבוצה, המשמעות הטבעית של אשר אינה פחות גדולה, ובגלל ביולוגית המחקר שלהם. פחמימות מינים אלה ממלאים תפקיד חשוב מאוד בחיי היומיום שלנו.

פרוקטוז

הנוסחה של איזומר זו של גלוקוז - _{12 ספטמבר נ O.} כמו "האב" יכול להתקיים בצורה לינארית מחזורית. מגיע כל התגובות אופייניות של אלכוהול polyhydric, אבל, ובכך שונה מן הגלוקוז, זה לא מגיב עם פתרון ammoniacal של תחמוצת כסף.

ריבוז

ריבוז ריבית גבוהה מאוד deoxyribose. אם אתה זוכר תוכנית קצת ביולוגיה, ולדעת היטב כי פחמימות אלו בגוף הם חלק מה- DNA וה- RNA, שבלעדיו עצם קיומה של החיים על הפלנטה הזו אפשרית. השם "deoxyribose" כלומר המולקולה שלה לפחות אטום חמצן אחד (בהשוואת ריבוז הרגיל). להיות דומה מבחינה זו כדי גלוקוז, יכול להיות גם ליניארי ומבנה מחזורי.

disaccharides

באופן עקרוני, חומרים אלה במבנה ואת תפקידיהם חוזרים בעיקר כיתה קודמת, אך מכיוון שזה לא הגיוני להתעכב על זה ביתר פירוט. מהן התכונות הכימיות של פחמימות בקבוצה זו? הנציגים היותר חשובים של המשפחה הם סוכרוז, מלטוז ו לקטוז. כל אחד מהם יכול להיות מתואר על ידי הנוסחה C ₁₂ H ₂₂ O _11, וכך גם איזומרים, אולם אין בכך כדי לשלול את ההבדלים העצומים במבנה שלהם. אז מה הם פחמימות מורכבות טיפוסיות, רשימה ותיאור של אשר אתה יכול לראות מתחת?

saccharose

המולקולה שלה מורכבת משני מחזורים מייד: אחד הוא (שאריות α-גלוקוז) שישה חברים בו והשני - A (שאריות β-פרוקטוז) חמישה חברים בו. זה מתחבר כל הבנייה הזאת של גלוקוז הידרוקסיל glycoside.

הכנת ערך הכולל

על פי נתונים היסטוריים משומרים, אפילו במשך שלוש מאות שנים לפני סוכר ישו מן קנה סוכר למדו איך להשיג בהודו העתיקה. רק באמצע המאה ה -19 התברר כי הרבה יותר של סוכרוז פחות עבור מאמץ זה יכול להיות מופק סלק סוכר. זנים מסוימים זה מכיל עד 22% של הפחמימות, בעוד שתוכן ריד עשוי להיות בתוך 26%, אבל זה אפשרי רק בתנאי גידול אידיאליים אקלים נוח.

כבר אמרנו כי פחמימות הן פתירות בקלות במים. היא מבוססת על העיקרון הזה כדי להשיג סוכרוז כאשר נעשה שימוש עבור מכשירים למטרה זו, מפזרים. זיהומים אפשריים כדי לזרז, הפתרון היה מסונן דרך פילטרים הכוללים סיד. כדי להסיר מן הפתרון שהתקבל של סידן הידרוקסיד, עובר דרך דו תחמוצת הפחמן קונבנציונלית. המשקע מסונן, ואת סירופ הסוכר הוא התאדה בתוך תנורים מיוחדים, מניב סוכר כבר מכיר.

לקטוז

פחמימות זה משתחררת בסביבה תעשייתית מחלב רגיל, שבו כלול עודף שומנים ופחמימות. הוא מכיל חומרים די הרבה: למשל, חלב פרה מכיל כ 4-5.5% של לקטוז בחלב של נשים שבריר נפחו מגיעה 5,5-8,4%.

כל מולקולה של glycidol מורכבת שאריות 3 וטופס גלקטוז-גלוקוז pyranose, אשר יוצרות חיבור על היד הראשונה ואת אטום פחמן הרביעי.

בניגוד סוכרים אחרים לקטוז יש נכס אחד יוצא דופן. זהו סיפור על העדר המוחלט של ספיגת מים, כך שגם בסביבה לחה כי גליצין, לא פגם. נכס זה נמצא בשימוש נרחב בתעשיית התרופות: אם חלק התרופה בחלקו בצורת אבקה של סוכרוז קונבנציונאלי, הוא לנכון להוסיף לקטוז. זה בהחלט טבעי ולא מזיק לגוף האדם, בניגוד תוספים מלאכותיים רבים המונעים התקרשות ורטובה. מהן הפונקציות והתכונות של פחמימות מסוג זה?

ביולוגי לקטוז מאוד גדולה חשיבות, שכן לקטוז הוא המרכיב התזונתי החשוב ביותר של חיות ובני אדם חלב. באשר מלטוז, תכונותיו הן שונות במקצת.

מלטוז

זהו מוצר ביניים אשר מתקבל על ידי הידרוליזה של עמילן. השם "מלטוז" היה בשל העובדה כי, רבים תחת השפעת מאלט (מאלט בלטינית - maltum). האם נפוץ לא רק בצמחים אלא גם אצל בעלי חיים. בשנת כמויות גדולות, מיוצר במערכת העיכול של מעלי גירה.

המבנה הכימי ומאפיינים

מולקולת פחמימות זו מורכבת משתי יחידות α-גלוקוז בצורה pyranose, אשר מחוברים ביניהם על ידי אטומי פחמן הראשון והרביעי. בהופעתו הוא גבישים חסרי צבע, לבנים. הטעם - מתקתק, גם מסיס במים.

סוכרים

יש לזכור כי כל הסוכרים יכולים להיחשב מנקודת מבט שהם תוצרי ההתעבות של מונוסכרידים. הנוסחה הכימית הכללית שלהם - (C _ב H ₁₀ O ₅₎ n. במאמר זה נבחן את עמילן כפי שהוא הנציג הטיפוסי ביותר של המשפחה.

עמילן

זה נוצר כתוצאה של פוטוסינתזה, בכמויות גדולות שהופקדו שורשים וזרעים של אורגניזמים הצמח. מהן התכונות הפיסיקליות של פחמימות מסוג זה? בהופעתו היא אבקה לבנה עם crystallinity בולטת גרוע, מסיסים במים קרים. הנוזל החם יוצר מבנה קולואידים (רסק, ג'לי). במערכת העיכול של בעלי חיים, ישנם אנזימים רבים שתורמים הידרוליזה שלו לגלוקוז.

האם בשכיחותו הפולימר הטבעי, אשר נוצר על ריבוי של שאריות א-גלוקוז. בטבע, בעת ובעונה אחת יש שתי צורות: amylose ו amshopektin. Amylose, להיות פולימר ליניארי עשוי להיות מומס במים. המולקולה מורכבת שאריות-גלוקוז אלפא אשר מקושרות הדרך הראשונה ואת אטום פחמן הרביעי.

יש לזכור כי עמילן זה הוא מוצר גלוי הראשון של הפוטוסינתזה בצמחים. בחיטה ודגנים אחרים שהוא מכיל עד 60-80%, ואילו תפוחי אדמה - רק 15-20%. עד דוברי הדרך, אומר ניצני עמילן תחת מיקרוסקופ ניתן לקבוע במדויק את מינים של צמחים, כי הם שונים.

אם הפחמימות הן במהירות מחוממת, היא מולקולת ענק יהיה לבזות במהירות סוכרים קטנים אשר ידועים כמו דקסטרינים. הם עם עמילן לבד הנוסחה הכימית הכללית (C ₆ H ₁₂ O ₅₎ x, אבל יש הבדל בשווי של המשתנה "x" הוא פחות מהערך «n» בעמילן.

לבסוף אנו מציגים שולחן, משקף לא רק את הסוגים העיקריים של פחמימות, אלא גם המאפיינים שלהם.

הקבוצות העיקריות	מאפיינים של מבנה מולקולרי	מאפיינים בולטים של פחמימות
מונוסכרידים	הם נבדלים במספר אטומי פחמן: Triose (ג 3) Tetroses (C4) Pentoses (C5) Hexose (C6)	גבישים חסרי צבע או לבנים, לגמרי מסיסים במים, טעם מתוק
אוליגוסכרידים	המבנה המורכב. בהתאם למין, המכיל 2-10 שאריות של סוכרים פשוטים	המראה של אותו, קצת פחות מסיס במים, טעם מתוק פחות
סוכרים	הם מורכבים ממספר רב מאוד של שאריות monosaccharide	אבקה לבנה, מבנה גבישי הוא חלש, לא מתמוססת במים, אך יש בו יכולת להתנפח. טעמו ניטרלי

זה מה הפונקציות ומאפיינים של הסוגים העיקריים של פחמימות.