Per al cos humà, així com per a altres éssers vius, cal energia. Sense ell, no es pot dur a terme cap procés. Després de tot, cada reacció bioquímica, cada procés enzimàtic o etapa del metabolisme necessita una font d'energia.
Per tant, la importància de les substàncies que proporcionen al cos força per a la vida és molt gran i important. Quines són aquestes substàncies? Hidrats de carboni, proteïnes, greixos. L'estructura de cadascun d'ells és diferent, pertanyen a classes completament diferents de compostos químics, però una de les seves funcions és similar: proporcionar al cos l'energia necessària per a la vida. Considereu un grup de les substàncies enumerades: hidrats de carboni.
Classificació dels hidrats de carboni
La composició i estructura dels hidrats de carboni des del seu descobriment va ser determinada pel seu nom. De fet, segons les primeres fonts, es creia que es tracta d'un grup de compostos en l'estructura dels quals hi ha àtoms de carboni associats a molècules d'aigua.
Una anàlisi més exhaustiva, així com la informació acumulada sobre la diversitat d'aquestes substàncies, va permetre demostrar que no tots els representants només tenen aquesta composició. malgrat aixòaquesta característica segueix sent una de les que determina l'estructura dels hidrats de carboni.
La classificació moderna d'aquest grup de compostos és la següent:
- Monosacàrids (ribosa, fructosa, glucosa, etc.).
- Oligosacàrids (biosi, trioses).
- Polisacàrids (midó, cel·lulosa).
A més, tots els hidrats de carboni es poden dividir en els dos grans grups següents:
- restauració;
- no restaurador.
L'estructura de les molècules d'hidrats de carboni de cada grup es considerarà amb més detall.
Monosacàrids: característiques
Aquesta categoria inclou tots els hidrats de carboni simples que contenen un grup aldehid (aldoses) o cetona (cetoses) i no més de 10 àtoms de carboni a l'estructura de la cadena. Si observeu el nombre d'àtoms de la cadena principal, els monosacàrids es poden dividir en:
- trioses (gliceraldehid);
- tetroses (eritrulosa, eritrosa);
- pentoses (ribosa i desoxirribosa);
- hexoses (glucosa, fructosa).
Tots els altres representants no són tan importants per al cos com els que s'indiquen.
Característiques de l'estructura de les molècules
Segons la seva estructura, les monosis es poden presentar tant en forma de cadena com en forma d'hidrat de carboni cíclic. Com passa això? El cas és que l'àtom de carboni central del compost és un centre asimètric al voltant del qual la molècula en solució és capaç de girar. Així és com es formen els isòmers òptics dels monosacàrids de forma L i D. Onla fórmula de la glucosa, escrita en forma de cadena recta, pot ser agafada mentalment pel grup aldehid (o cetona) i enrotllada en una bola. S'obtindrà la fórmula cíclica corresponent.
L'estructura química dels hidrats de carboni de la sèrie monoz és força simple: un nombre d'àtoms de carboni que formen una cadena o cicle, de cadascun dels quals els grups hidroxil i els àtoms d'hidrogen es troben en diferents o en el mateix costat. Si totes les estructures del mateix nom estan a un costat, es forma un isòmer D, si són diferents amb alternança entre si, es forma un isòmer L. Si anotem la fórmula general del representant més comú dels monosacàrids de glucosa en forma molecular, tindrà un aspecte com: . A més, aquest registre també reflecteix l'estructura de la fructosa. Després de tot, químicament, aquestes dues monosis són isòmers estructurals. La glucosa és un alcohol aldehid, la fructosa és un cetoalcohol.
L'estructura i les propietats dels hidrats de carboni d'una sèrie de monosacàrids estan estretament relacionades. De fet, a causa de la presència de grups aldehids i cetònics en la composició de l'estructura, pertanyen als aldehids i als cetoalcohols, fet que determina la seva naturalesa química i les reaccions en què poden entrar.
Així, la glucosa presenta les propietats químiques següents:
1. Reaccions degudes a la presència d'un grup carbonil:
- oxidació - reacció "mirall de plata";
- amb hidròxid de coure (II) acabat de precipitar - àcid aldònic;
- agents oxidants forts són capaços de formar àcids dibàsics (aldàric), convertint no només l'aldehid, sinó també un grup hidroxil;
- recuperació: convertit en alcohols polihídrics.
2. La molècula també conté grups hidroxil, que reflecteixen l'estructura. Propietats de carbohidrats afectades per les dades d'agrupació:
- capacitat d'alquilar - la formació d'èters;
- acilació - formació d'èsters;
- reacció qualitativa per a l'hidròxid de coure (II).
3. Propietats molt específiques de la glucosa:
- butíric;
- alcohol;
- fermentació d'àcid làctic.
Funcions realitzades al cos
L'estructura i la funció dels hidrats de carboni de la sèrie de monosis estan estretament relacionades. Aquests últims consisteixen, en primer lloc, en la participació en les reaccions bioquímiques dels organismes vius. Quin paper hi tenen els monosacàrids?
- Base per a la producció d'oligosacàrids i polisacàrids.
- Les pentoses (ribosa i desoxiribosa) són les molècules més importants implicades en la formació d'ATP, ARN, ADN. I ells, al seu torn, són els principals proveïdors de material hereditari, energia i proteïnes.
- La concentració de glucosa a la sang humana és un veritable indicador de la pressió osmòtica i els seus canvis.
Oligosacàrids: estructura
L'estructura dels hidrats de carboni d'aquest grup es redueix a la presència de dues (diosis) o tres (trioses) molècules de monosacàrids en la composició. També n'hi ha que inclouen 4, 5 o més estructures (fins a 10), però els més habituals són els disacàrids. És a dir, durant la hidròlisiels compostos es descomponen formant glucosa, fructosa, pentosa, etc. Quins compostos entren en aquesta categoria? Un exemple típic és la sacarosa (sucre de canya comú), la lactosa (el component principal de la llet), la m altosa, la lactulosa i la isom altosa.
L'estructura química dels hidrats de carboni d'aquesta sèrie té les característiques següents:
- Fórmula general d'espècies moleculars: C12H22O11.
- Dos residus de monosa idèntics o diferents a l'estructura del disacàrid es connecten entre si mitjançant un pont glicosídic. La naturalesa d'aquest compost determinarà la capacitat reductora del sucre.
- Reducció de disacàrids. L'estructura dels hidrats de carboni d'aquest tipus consisteix en la formació d'un pont glicosídic entre els grups hidroxil de l'aldehid i els grups hidroxil de diferents molècules monos. Aquests inclouen: m altosa, lactosa, etc.
- No reductor -un exemple típic de sacarosa- quan es forma un pont entre els hidroxils de només els grups corresponents, sense la participació de l'estructura de l'aldehid.
Així, l'estructura dels hidrats de carboni es pot representar breument com una fórmula molecular. Si es necessita una estructura detallada detallada, es pot representar mitjançant les projeccions gràfiques de Fisher o les fórmules de Haworth. Concretament, dos monòmers cíclics (monoses) són diferents o idèntics (segons l'oligosacàrid), interconnectats per un pont glicosídic. Quan es construeix, s'ha de tenir en compte la capacitat de restauració per mostrar correctament la connexió.
Exemples de molècules de disacàrids
Si la tasca és de la forma: "Tingueu en compte les característiques estructurals dels hidrats de carboni", aleshores, per als disacàrids, és millor indicar primer de quins residus monosa es compon. Els tipus més comuns són:
- sacarosa: construït a partir d'alfa-glucosa i beta-fructosa;
- m altosa: a partir de residus de glucosa;
- cel·lobiosa: consta de dos residus de beta-glucosa en forma D;
- lactosa - galactosa + glucosa;
- lactulosa - galactosa + fructosa, etc.
A continuació, segons els residus disponibles, s'hauria d'elaborar una fórmula estructural amb una indicació clara del tipus de pont glicosídic.
Importància per als organismes vius
El paper dels disacàrids també és molt important, no només l'estructura. Les funcions dels hidrats de carboni i els greixos són generalment similars. La base és el component energètic. Tanmateix, per a alguns disacàrids individuals, s'ha de donar el seu significat específic.
- La sacarosa és la principal font de glucosa del cos humà.
- La lactosa es troba a la llet materna dels mamífers, inclòs fins a un 8% a la llet femenina.
- Lactulosa s'obté en un laboratori per a ús mèdic i s'afegeix als productes lactis.
La
Qualsevol disacàrid, trisacàrid, etc. del cos humà i altres criatures se sotmet a una hidròlisi instantània per formar monosis. Aquesta característica és la subjacent a l'ús d'aquesta classe d'hidrats de carboni per part dels humans en la seva forma crua i sense canvis (sucre de remolatxa o de canya).
Polisacàrids: característiques de les molècules
Les funcions, composició i estructura dels hidrats de carboni d'aquesta sèrie són de gran importància per als organismes dels éssers vius, així com per a l'activitat econòmica humana. Primer, hauríeu d'esbrinar quins hidrats de carboni són polisacàrids.
N'hi ha molts:
- midó;
- glicogen;
- murein;
- glucomannan;
- cel·lulosa;
- dextrina;
- galactomannan;
- muromin;
- substàncies pèctiques;
- amilosa;
- quitina.
Aquesta no és una llista completa, sinó només la més important per als animals i les plantes. Si realitzeu la tasca "Marqueu les característiques estructurals dels hidrats de carboni d'una sèrie de polisacàrids", primer haureu de parar atenció a la seva estructura espacial. Es tracta de molècules gegantines i molt voluminoses, formades per centenars d'unitats monòmeres entrecreuades per enllaços químics glicosídics. Sovint, l'estructura de les molècules d'hidrats de carboni polisacàrids és una composició en capes.
Hi ha una classificació determinada d'aquestes molècules.
- Homopolisacàrids: consisteixen en les mateixes unitats de monosacàrids que es repeteixen repetidament. Segons les monosis, poden ser hexoses, pentoses, etc. (glucans, manans, galactans).
- Heteropolisacàrids: formats per diferents unitats monòmeres.
Els compostos amb una estructura espacial lineal haurien d'incloure, per exemple, la cel·lulosa. La majoria dels polisacàrids tenen una estructura ramificada: midó, glicogen, quitina, etc.
Papel en el cos dels éssers vius
L'estructura i les funcions d'aquest grup d'hidrats de carboni estan estretament relacionades amb l'activitat vital de totes les criatures. Així, per exemple, les plantes en forma de nutrient de reserva acumulen midó en diferents parts del brot o arrel. La principal font d'energia per als animals són de nou els polisacàrids, la descomposició dels quals produeix molta energia.
Els hidrats de carboni tenen un paper molt important en l'estructura de la cèl·lula. La coberta de molts insectes i crustacis està formada per quitina, la mureïna és un component de la paret cel·lular bacteriana, la cel·lulosa és la base de les plantes.
El nutrient de reserva d'origen animal són les molècules de glicogen, o, com s'anomena més comunament, el greix animal. S'emmagatzema en parts separades del cos i realitza no només una energia, sinó també una funció protectora contra influències mecàniques.
Per a la majoria dels organismes, l'estructura dels hidrats de carboni és de gran importància. La biologia de cada animal i planta és tal que requereix una font constant d'energia, inesgotable. I només ells poden donar això, i sobretot en forma de polisacàrids. Per tant, la descomposició completa d'1 g d'hidrats de carboni com a resultat dels processos metabòlics condueix a l'alliberament de 4,1 kcal d'energia! Aquest és el màxim, no hi ha més connexions. És per això que els hidrats de carboni han d'estar presents en la dieta de qualsevol persona i animal. Les plantes, en canvi, es cuiden: en el procés de la fotosíntesi formen midó en el seu interior i l'emmagatzemen.
Propietats generals dels hidrats de carboni
L'estructura dels greixos, proteïnes i hidrats de carbonigeneralment semblants. Al cap i a la fi, totes són macromolècules. Fins i tot algunes de les seves funcions són de naturalesa comuna. Cal resumir el paper i la importància de tots els carbohidrats en la vida de la biomassa del planeta.
- La composició i estructura dels hidrats de carboni impliquen el seu ús com a material de construcció per a la closca de cèl·lules vegetals, membranes animals i bacterianes, així com la formació d'orgànuls intracel·lulars.
- Funció de protecció. És característic dels organismes vegetals i es manifesta en la formació d'espines, espines, etc.
- Funció plàstica: formació de molècules vitals (ADN, ARN, ATP i altres).
- Funció receptora. Els polisacàrids i els oligosacàrids són participants actius en les transferències de transport a través de la membrana cel·lular, "protectors" que capturen els efectes.
- El paper energètic és el més significatiu. Proporciona la màxima energia per a tots els processos intracel·lulars, així com el treball de tot l'organisme en conjunt.
- Regulació de la pressió osmòtica: la glucosa ho controla.
- Alguns polisacàrids es converteixen en un nutrient de reserva, una font d'energia per a les criatures animals.
Per tant, és evident que l'estructura dels greixos, proteïnes i hidrats de carboni, les seves funcions i paper en els organismes dels sistemes vius són d'una importància decisiva i decisiva. Aquestes molècules són les creadores de la vida, també la conserven i la donen suport.
Hidrats de carboni amb altres compostos macromoleculars
També es coneix el paper dels hidrats de carboni no en la seva forma pura, sinó en combinació amb altres molècules. Aquests inclouen els més comunscom:
- glicosaminoglicans o mucopolisacàrids;
- glicoproteïnes.
L'estructura i les propietats dels hidrats de carboni d'aquest tipus són força complexes, perquè una varietat de grups funcionals es combinen en un complex. El paper principal de les molècules d'aquest tipus és la participació en molts processos vitals dels organismes. Els representants són: àcid hialurònic, sulfat de condroitina, heparà, sulfat de queratà i altres.
També hi ha complexos de polisacàrids amb altres molècules biològicament actives. Per exemple, glicoproteïnes o lipopolisacàrids. La seva existència és important en la formació de les reaccions immunològiques de l'organisme, ja que formen part de les cèl·lules del sistema limfàtic.
