Углеводы

Углеводы (сахара) – обширная группа органических соединений, входящих в состав всех живых организмов. Источником их в природе служит процесс фотосинтеза. В живой природе углеводы имеют большое значение как источники энергии в метаболических процессах, структурные компоненты клеточных стенок растений (целлюлоза), бактерий (мурамин) и грибов (хитин), составные элементы жизненно важных веществ (нуклеиновые кислоты, коферменты, витамины). Некоторые углеводы и их производные используются как лекарственные препараты (глюкоза, аскорбиновая кислота, гепарин и др.). В растениях на долю углеводов приходится до 80 % массы сухого вещества, а в тканях животных – до 2 %.

Углеводы являются необходимой составной частью многих пищевых продуктов. Такие продукты как сахар, мёд, крахмал представляют собой почти чистые углеводы. С углеводами пищи организм человека получает 50 – 60 % потребляемой энергии. Суточная потребность взрослого человека в углеводах при умеренных физических нагрузках составляет около 400 г.

Углеводы служат сырьём для многих отраслей промышленности: текстильной (хлопчатобумажные, льняные, вискозные, ацетатные, медно-аммиачные волокна), целлюлозно-бумажной, деревообрабатывающей, химической, винодельческой, пищевой и т.д.

По химическому строению углеводы являются полигидроксикарбонильными соединениями. По способности к гидролизу углеводы делят на простые (моносахариды) и сложные (полисахариды). Моносахариды не гидро-лизуются с образованием более простых углеводов. Полисахариды способны к гидролизу, их можно рассматривать как продукты поликонденсации моносахаридов. Полисахариды делят на сахароподобные (олигосахариды) и несахароподобные (высокомолекулярные полисахариды). Молекулы олигосахаридов включают в себя от 2 до 10 остатков моносахаридов. Макромолекулы полисахаридов содержат сотни и тысячи моносахаридных остатков.

Для успешного изучения темы «Углеводы» и целенаправленного выполнения лабораторных работ необходимо знание стереохимического строения, таутомерных превращений и важнейших свойств моносахаридов, а также принципов строения, структурной организации и основных химических превращений полисахаридов.

Из всего многообразия моносахаридов в природе наиболее распространены: – альдопентозы (ксилоза, рибоза, дезоксирибоза и др.);

– альдогексозы (глюкоза, галактоза, манноза и т.д.);

– кетогексозы (фруктоза).

Природные моносахариды оптически активны. Они относятся к D–ряду. В растворах моносахариды существуют одновременно в нескольких таутомерных формах и содержат следующие функциональные группы:

– карбонильную: альдегидную и кетогруппу

– спиртовые или гликозные гидроксилы;

– полуацетальный или гликозидный гидроксил.

В соответствии с этим моносахариды проявляют свойства карбонильных соединений, спиртов и полуацеталей. Специфическим свойством моносахаридов является брожение.

Из полисахаридов наибольшее значение имеют крахмал, гликоген и целлюлоза. Крахмал – основной резервный гомополисахарид растений. Крахмал не является химически индивидуальным веществом. Он представляет собой смесь двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. Гликоген – главный энергетический резерв человека и животных. Содержится во всех органах животных (особенно в печени и мышцах) и во многих микроорганизмах (например, дрожжи, бактерии). По своему строению похож на амилопектин. Целлюлоза – главный структурный компонент клеточных стенок растений. В древесине на её долю приходится 50 %, в хлопке – 98 %.

В лабораторной работе «Свойства моносахаридов» готовим опыты:

1, 2, 3, 5, 6 и 8.

В лабораторной работе «Свойства дисахаридов»  опыты 1, 3 и 4.

В лабораторной работе «Свойства полисахаридов»  опыты 1 и 3.