תכונות ומבנה של פחמימות. פונקצית פחמימות

עבור גוף האדם, כמו גם יצורים חיים אחרים זקוקים לאנרגיה. בלי זה, אין זרימה לא יכולה להיות תהליכים. אחרי הכל, כל תגובה ביוכימית, כל תהליך אנזימטי או בשלב של חילוף חומרים צריך מקור אנרגיה.

לכן, הערך של חומרים, מתן כוח הגוף לחיים, הוא מאוד גדול וחשוב. מה הבעיה? פחמימות, חלבונים, שומנים. המבנה של כל אחד מהם שונה, הם שייכים למעמדות שונות לגמרי של תרכובות כימיות, אך אחד התפקידים שלהם הוא דומה - לספק לגוף את האנרגיה הדרושה לכל חיים. קח קבוצה של החומרים הבאים - פחמימות.

סיווג של פחמימות

הרכב והמבנה של פחמימות מאז הפתיחה שלהם מוגדרים על ידי שמם. אחרי הכל, במקורות המוקדמים הונח כי היא כזאת קבוצה של תרכובות המצויות במבנה אטום פחמן מלוכד מולקולות מים.

ניתוח מעמיק יותר, כמו גם המידע שנצבר על המגוון של חומרים אלה מותר להוכיח כי לא כל הנציגים הם רק חלק. עם זאת, תכונה זו היא עדיין אחד מאותם הקובע את המבנה של פחמימות.

סיווג מודרני של קבוצה זו של תרכובות הוא כדלקמן:

1. Monosaccharides (ריבוז, פרוקטוז, גלוקוז, וכן הלאה).
2. אוליגוסכרידים (Bios, triose).
3. סוכרים (עמילן, תאית).

כמו כן, כל הפחמימות ניתן לחלק לשני הקבוצות הבאות:

• שחזור;
• אי-הפחתה.

המבנה של המולקולות של כל קבוצת פחמימות להעיף מבט מקרוב.

Monosaccharides: מאפיין

קטגוריה זו כוללת את כל פחמימות פשוטות המכילות אלדהיד (aldose) או קיטון (ketose) קבוצה ולא יותר מ 10 אטומי פחמן במבנה השרשרת. אם אתה מסתכל על מספר האטומים בשרשרת הראשית, מונוסכרידים ניתן לחלק:

• triose (glyceraldehyde);
• tetroses (erythrulose, erythrose);
• פנטוז (ריבוז ו deoxyribose);
• hexoses (גלוקוז, פרוקטוז).

כל נציגי אחרים אינם כה חשובים לגוף כפי שרשום.

מאפיינים של המבנה של מולקולות

במבנה מונוסכרידים יכול להיות מיוצג כשרשרת, ובשנת בצורת פחמימות מחזורית. איך זה קורה? העניין הוא כי אטום הפחמן המרכזי במתחם מהווה מרכז אסימטרי שסביבו המולקולה בתמיסה הוא מסוגל לסובב. מאז הקים L- מונוסכרידים איזומרים אופטיים ו- D-צורות. בשנת גלוקוז נוסחה זו רשמה בצורת שרשרת ישר, יכול נפשית לתפוס את הקבוצה אלדהיד (או קטון) ומגלגלים לכדור. כדי להשיג את הנוסחה מחזורית המקביל.

המבנה הכימי של מספר מונוסכרידים פחמימות די פשוט: מספר אטומי הפחמן המרכיבים את שרשרת או טבעת, שכל אחד מהם שונה או מסודרים בצד אחד של קבוצות הידרוקסיל אטומי מימן. אם כל בעל אותו שם בצד אחד של המבנה, אזי איזומר D-נוצר, אם לזה משולבים שונה - L-איזומר אז. אם נכתוב נציג הנוסחא הכללי של גלוקוז מונוסכרידים הנפוץ ביותר בצורה מולקולרית, זה יהיה בצורה: C ₆ H ₁₂ O _6. יתר על כן, את השיא משקף את מבנה ופרוקטוז, מדי. אחרי הכל, שני מונוסכרידים אלה כימיים - איזומרים מבניים. גלוקוז - aldegidospirt, פרוקטוז - Cetoalcohol.

מבנה ותכונות של מספר מונוסכרידים פחמימות מתקיים קשר הדוק. אחרי הכל, בגלל הנוכחות של קבוצות אלדהיד ו קטון בהרכב של המבנה הם שייכים אלדהיד ו ketonospirtam שקובע האופי הכימי שלהם והתגובה שבה הם יכולים להצטרף.

לפיכך, גלוקוז מציג את המאפיינים הבאים:

1. התגובות הנגרם כתוצאה מהימצאותם של קבוצות קרבוניל:

• חימצון - תגובה "במראה כסוף";
• עם זירז טרי הידרוקסיד, נחושת (II) - חומצת aldonic;
• מחמצנים חזקים מסוגלים ליצור diacids (aldarovye), הפיכת לא רק אלדהיד אבל קבוצת הידרוקסיל אחת;
• שחזור - מומר polyols.

2. מולקולה המכילה קבוצות הידרוקסיל המשקף את המבנה. המאפיינים של פחמימות, אשר מושפעות על ידי קיבוץ הנתונים:

• היכולת אלקילציה - היווצרות של אתרים;
• acylation - להרכיב אסטרים ;
• תגובה איכותית עבור הידרוקסיד נחושת (II).

3. תכונות ספציפיות יחידות של גלוקוז:

• חומצה בוטירית;
• אלכוהול;
• תסיסה לקטית.

פונקציות בגוף

מבנה ותפקוד של מספר מונוסכרידים פחמימות הם קשור באופן הדוק. בעבר הם, ומעל לכל, להשתתף תגובות ביוכימיות של אורגניזמים חיים. איזה תפקיד הוא שיחק מונוסכרידים זה?

1. בסיס לייצור של-ו אוליגו-סוכרים.
2. פנטוז (ריבוז ו deoxyribose) - המולקולה החשובה ביותר המעורבים היווצרות ATP, RNA, DNA. והם, בתורם, הספקים העיקריים של החומר התורשתי, אנרגיה וחלבון.
3. רמות הריכוז של גלוקוז בדם - מדד אמיתי של הלחץ האוסמוטי והשינויים שלה.

אוליגוסכרידים: מבנה

מבנה הקבוצה פחמימות מצטמצם שיש שני (Diozu) או שלוש (triose) מולקולות monosaccharide בהרכב. ישנם אלה שבהם הרכב 4, 5 או יותר מבנים (עד 10), אך הנפוצים ביותר הם disaccharides. כלומר, הידרוליזה של תרכובות אלה מתפרקים ליצירת גלוקוז, פרוקטוז, pentoses, וכן הלאה. אילו תרכובות נופלים בקטגוריה הזו? דוגמה טיפוסית - זה סוכרוז (מקל נפוץ סוכר), לקטוז (המרכיב העיקרי של החלב), מלטוז, לקטולוז, Isomalt.

המבנה הכימי של סדרה זו של פחמימות יש את התכונות הבאות:

1. הנוסחא הכללית של המינים המולקולריים: C ₁₂ H ₂₂ O _11.
2. שתי שאריות monosaccharide זהים או שונים במבנה סכרידיות מחוברים ביניהם באמצעות glycoside הגשר. על אופיו של המתחם יהיה תלוי כוח הצמצום של סוכר.
3. צמצום סכרידיות. מבנה פחמימות מסוג זה הוא היווצרות של גשר בין קבוצות אלדהיד ו הידרוקסיל הידרוקסיל glycosidic של מולקולות שונות של מונוסכרידים. אלה כוללים מלטוז, לקטוז, וכן הלאה.
4. Nonreducing - סוכרוז דוגמה טיפוסית - כאשר הגשר נוצר בין קבוצות הידרוקסיל רק אלה בלי מבנה אלדהיד השתתפות.

לפיכך, מבנה הפחמימות ניתן לסכם בצורה של נוסחא מולקולרית. אם מבנה מפורט הכרחי פרוסים, אז זה יכול לייצג באמצעות נוסחות הקרנה גרפיות או Heuorsa פישר. באופן ספציפי, שני מונומרים מחזוריים (מונוסכרידים) או שונה או דומה (תלוי oligosaccharide) מחוברים באמצעות גשר glycosidic. כאשר בונים לשקול חזרת היכולת להציג חיבור כראוי.

דוגמאות של מולקולות disaccharides

אם עבודה שווה בצורה: "שים את התכונות המבניות של פחמימות," אז סכרידיות עדיף לציין ראשון ממה שנותר מונוסכרידים זה. הסוגים הנפוצים ביותר הם:

• סוכרוז - בנוי-גלוקוז-בטא אלפא, ופרוקטוז;
• מלטוז - שאריות גלוקוז;
• cellobiose - מורכב משני שאריות גלוקוז של צורות בטא-D;
• לקטוז - גלוקוז וגלקטוז +;
• לקטולוז - גלקטוז + פרוקטוז וכן הלאה.

ואז, על פי השאריות הזמינות צריך להיות ברור מן מרשם הנוסחא המבני של גשר מסוג glycoside.

חשיבות עבור אורגניזמים חיים

מאוד גדול ואת התפקיד של סכרידיות, חשוב לא רק את המבנה. הפונקציות של פחמימות ושומנים הם דומים באופן כללי. היא מבוססת על רכיב האנרגיה. אף על פי כן, זה אמור להצביע על החשיבות המיוחדת שלהם עבור חלק disaccharides פרט.

1. סוכרוז - המקור העיקרי של גלוקוז בגוף האדם.
2. לקטוז נמצא בחלב של יונקים, כולל% נשים ו 8.
3. לקטולוז מתקבל במעבדה כדי לשמש למטרות רפואיות, כמו גם להוסיף את הייצור של מוצרי חלב.

כל סכרידיות, trisaccharide וכן הלאה בבני אדם ויצורים אחרים עובר הידרוליזה מיידית מונוסכרידים. תכונה זו היא הבסיס של השימוש של המעמד הזה של פחמימות אדם עירום כביום היוולדו, ללא שינוי (סלק או קנה סוכר).

סוכרים: תכונות מולקולריות

פונקציות, הרכב ומבנה של מספר פחמימות הם חשובים עבור בני אורגניזמים חיים, כמו גם פעילות אנושית. ראשית, אתה צריך להבין איזה סוג של פחמימות הם סוכרים.

הם רבים:

• עמילן;
• גליקוגן;
• murein;
• Glucomannan;
• תאית;
• דקסטרין;
• galactomannan;
• muromin;
• פקטין;
• amylose;
• כיטין.

זו אינה רשימה ממצה, אלא רק את מיני בעלי חיים וצמחים המשמעותי ביותר. אם לבצע את המשימה "בדוק את תכונות המבנה של מספר סוכרים ופחמימות", הדבר הראשון שאתה צריך לשים לב למבנה המרחבי שלהם. זה מאוד משופע, המולקולה הענקית, מורכב ממאות יחידות מונומר צולבים קשרים כימיים glycosidic. לעתים קרובות את המבנה המולקולרי של סוכרים של פחמימות הוא רכב שכבתי.

יש סיווג מסוים של מולקולות כאלה.

1. Gomopolisaharidy - מורכב אותן היחידות החוזרות של מונוסכרידים. בהתאם monosaccharide יכול להיות hexoses, pentoses, וכן הלאה (גלוקנים, mannans, galactans).
2. Heteropolysaccharides - שהוקם על ידי יחידות מונומר שונות.

תרכובות בעלות מבנה מרחבי ליניארי יש לייחס, למשל, תאי. יש מבנה מסועף ברוב של סוכרים - עמילן, גליקוגן, כיטין וכן הלאה.

תפקיד בגוף של יצורים חיים

מבנה ותפקוד של פחמימות בקבוצה זו מחוברים באופן הדוק עם החיים של כל היצורים. לדוגמה, שותל מילואים מזין שנצברו בחלקים שונים של עמילן לירות או שורש. המקור העיקרי של אנרגיה לבעלי חיים - מלבד סוכרים, אשר נוצרים על ידי מחשוף של הרבה אנרגיה.

פחמימות ב מבנה תא תפקיד מאוד משמעותי. זה מורכב כיסוי כיטין של רבי חרקים וסרטנים, murein - רכיבי דופן התא של חיידקים, עיסה - צמח הבסיס.

חילוף חומרים מזינים מן החי - מולקולה של גליקוגן, או כפי שהוא נקרא יותר נפוץ, שומן מן החי. הוא מאוחסן חלקי הגוף ונושא לא רק אנרגיה, אלא גם תפקיד הגנתי מפני השפעות מכניות.

עבור רוב האורגניזמים הוא מבנה חשוב מאוד של פחמימות. ביולוגיה של כל חיה ואת המפעל הוא כזה הדורש מקור אנרגיה קבוע, בלתי נדלה. וזה יכול לתת להם רק, ובעיקר זה בצורת סוכרים. לפיכך, העיכול המלא של 1 גרם של פחמימות כתוצאה של תהליכים מטבוליים מוביל לשחרור 4.1 קלוריות של אנרגיה! זהו המקסימום, כבר לא נותן שום קשר אחד. זו סיבת פחמימות חייבות להיות נוכחות בתזונה של כל אדם או בעלי חיים. הצמחים גם דואגים לעצמם: בתהליך הפוטוסינתזה הם יוצרים בתוך עמילן ולאחסן אותו.

מאפיינים כלליים של פחמימות

המבנה של שומנים, חלבונים ופחמימות ב דומה בכלל. אחרי הכל, הם כולם מקרומולקולות. אפילו כמה הפונקציות שלהם יש מוצא משותף. זה צריך לסכם את תפקידו וחשיבותו של פחמימות בחייו של ביומסה של כדור הארץ.

1. הרכב והמבנה של פחמימות כרוכות בשימוש בם כחומר בנייה עבור המעטפת של תאי צמח, חיה וממברנות חיידקים כמו גם ההיווצרות של אברונים תאיים.
2. הפונקציה המגנה. מאפיין של אורגניזמים הצמח ובא לידי ביטוי במבנה של עמוד השדרה שלהם, קוצים וכן הלאה.
3. תפקיד פלסטיק - חינוך הוא מולקולות חשובות וחיוני (DNA, RNA, ATP ואחרים).
4. פונקצית קולטן. פוליסכרידים אוליגוסכרידים - העברות תחבורה משתתפים פעילים קרום התא, "השומרים" לתפוס השפעה.
5. אנרגית התפקיד המשמעותי ביותר. הוא מספק כוח מרבי עבור כל תהליכים תאיים, כמו גם את העבודה של האורגניזם כולו.
6. הסדרת הלחץ האוסמוטי - גלוקוז מבצעת בקרה כזה.
7. סוכרים חלקם עתודות מזון, מקור האנרגיה עבור יצורי בעלי חיים.

לפיכך, ברור כי המבנה של שומנים, חלבונים ופחמימות, הפונקציה ותפקידם הגופות של מערכות חיים הוא חשיבות מכרעת והחלטית. מולקולות אלו - היוצרים של החיים, הם גם לשמר ולתחזק אותו.

פחמימות עם תרכובות מקרו אחרות

ידועים גם התפקידים של פחמימות הם לא בצורתו הטהורה, והן בשילוב עם מולקולות אחרות. אלה כוללים כאלה נפוצים ביותר, כגון:

• glycosaminoglycans או mucopolysaccharides;
• גליקופרוטאינים.

מבנה ותכונות של פחמימות מסוג זה הוא מסובך למדי בגלל המורכבות מחוברות מגוון של קבוצות פונקציונליות. תפקידה העיקרי של סוג זה של מולקולות - המעורב בתהליכי חיים רבים של אורגניזמים. נציגים הם: חומצה היאלורונית, כונדרואיטין סולפט, heparan, סולפט keratan, ואחרים.

ישנם גם מתחמי סוכרים עם מולקולות ביולוגיות אקטיביות אחרות. לדוגמה, lipopolysaccharides או גליקופרוטאינים. הקיום שלהם הוא חשוב ביצירת התגובות החיסוניות של הגוף, כפי שהם חלק התאים של מערכת הלימפה.