Жапайы жаратылышта көптөгөн заттар кеңири таралган, алардын маанисин баалоо кыйын. Мисалы, булар карбонгидраттарды камтыйт. Алар жаныбарлар жана адамдар үчүн энергия булагы катары өтө маанилүү жана углеводдордун кээ бир касиеттери аларды өнөр жай үчүн алмаштырылгыс чийки затка айландырышат.
Бул эмне?
Булардын баары түзүлүшү Cn(H2O)m формуласы менен сүрөттөлүүчү заттар. Алардын биологиялык зор мааниси бар, алар көптөгөн тирүү жандыктардын жашоосунда чечүүчү роль ойнойт.
Окумуштуулар бул топтун аталышын ага кирген заттардын алгачкы анализи жасалгандан кийин ойлоп табышты. Андан кийин алардын негизги компоненттери көмүртек жана суу экени аныкталган. Кийинчерээк бул ысым абдан так болуп чыкты, анткени углеводдордун касиеттери алардагы суутек менен кычкылтек атомдорунун катышы суудагы менен толугу менен окшош. Жөнөкөй сөз менен айтканда, ар бир эки суутек атому үчүн бир кычкылтек бар. Биринчи жолу ысымдын орусча варианты 1844-жылы профессор К. Шмидт тарабынан сунушталган.
Кээ бирлеритолуктоолор
Эгер жогорудагы формуланы бир аз өзгөртүп, кашаанын ичинен "n" ды алып чыксак, анда туюнтма бир аз башкача болуп калат: Сm(Н2О)n. Балким, дал ушул "көмүр - суу" деген аталыштын маңызын эң сонун чагылдырып жаткандыр.
Окумуштуулар бүгүнкү күнгө чейин углеводдордун касиетине ээ болгон, бирок биз сүрөттөгөн формулага толук дал келбеген бир катар заттар бар экенин так аныкташкан. Ошондуктан, чет элдик адабиятта 1844-жылдагы терминдин заманбап синоними болгон "глициддер" деген сөздү көп жолуктурса болот, ал такыр так эмес болуп чыкты.
Жөнөкөй классификация
Заттардын бардык зор классын эки чоң топко бөлүүгө болот: жөнөкөй жана татаал глициддер. Алар камтыган углеводдордун кандай касиеттери бар? Чынында, алар өтө татаалдыгы менен да айырмаланбайт:
- Башка углеводдордун пайда болушу менен гидролизге жараксыз топтун заттары жөнөкөй. Бирок негизги айырмачылык алардын түзүлүшүндөгү кычкылтек атомдорунун саны көмүртек атомдорунун бирдей санына барабар. Алар моносахариддер деп аталат.
- Ошого ылайык, "татаал" деген аныктама бир нече жөнөкөй углеводдорду пайда кылуу үчүн гидролиз учурунда чириген бардык глициддерди камтыйт. Албетте, алар кычкылтек менен көмүртек атомдорунун башка катышына ээ. Алар дисахариддер деп аталат. Бул табиятта өтө маанилүү ролду ойногон татаал углеводдор, алардын тизмеси биз макалада жарым-жартылай берилген.
Мындан тышкары дагы бир классификация бар, ага ылайык углеводдор үч түргө бөлүнөт. Булар:
- Моносахариддер.
- Олигосахариддер.
- Полисахариддер.
Төмөнкү углевод диаграммасы негизги айырмачылыктарды түшүнүүгө жардам берет.
|
Моно- (1 молекула) |
Олиго- (< 10 молекула) |
Поли- (>10 молекула) |
| Алдозалар, кетоздар | Бул жөн гана дисахариддерди, трисахариддерди ж.б. камтыйт. |
Эки түрү бар:
Атынан бул эки сорттун ички молекулалык түзүлүшү такыр башка экенин түшүнсө болот |
Албетте, биз карбонгидраттардын кыскача таблицасын бердик, бирок бул кеңири класстын кээ бир өкүлдөрүнө мүнөздүү болгон бардык спецификалык өзгөчөлүктөрдү анын алкагына сыйдыруу мүмкүн эмес. Ошондуктан, биз негизги топторду ар бирин өз-өзүнчө талдап, кээ бир жеке, эң кеңири таралган заттардын касиеттерине кененирээк токтолобуз. Анда углеводдор кандай класстарга бөлүнөт?
Моносахариддер
Алардын баары кристаллдык абалга оңой өтүүгө жөндөмдүү катуу заттардын категориясына кирерин эстен чыгарбоо керек. Алар өтө гигроскопиялык, сууда эрийт, сиропту түзөт. Ал жерден аларды кристалл түрүндө бөлүп алуу абдан кыйын болушу мүмкүн. Алардын чечимдери нейтралдуу реакцияга ээ, көбүнчө даамы таттуу. Даамдын интенсивдүүлүгү ар кандай болот: мисалы, фруктоза эң кеңири таралган глюкозага караганда болжол менен 3-3,5 эсе таттуураак.
Структуралык форма жөнүндө
Бул заттардын баары сөзсүз түрдө көмүртек скелетин, бир карбонил тобун жана бир нече гидроксил топторун камтыган эки функционалдуу түзүлүштөгү бирикмелер. Эгерде альдегид тобу карбонил тобунун милдетин аткарса, ал зат альдоза деп аталат. Демек, кетондун "куйругу" болгон учурда алар кетоздор деп аталат.
Бул заттар жаратылышта өтө көп кездешкендиктен, алар эркин абалында да, ангидрид түрүндө да кездешет. Жалпысынан алганда, дээрлик бардык татаал углеводдор, тигил же бул даражада, жөнөкөй канттардын ангидриддери болуп саналат, алар бир нече (же бир) суу молекуласын (префикси "ан" - жок) алып салуу менен оңой эле алынат.
Глюкоза эң типтүү өкүлү катары
Анын тобунун бул эң типтүү өкүлүнүн формуласы C6H12O6. Бул углеводдор өсүмдүк клеткаларында көп кездешет. Ал жай гана эмес, организм үчүн да абдан маанилүү, анткени ал энергиянын негизги булагы (албетте, жаныбарлар жана адамдар жөнүндө сөз болуп жатат). Негизинен булар бардык жаныбарлардын организмдери үчүн белоктордун, углеводдордун жана майлардын жалпы касиеттери. Мындан тышкары, ал медицинада, ветеринарияда, өнөр жайда (анын ичинде тамак-ашта) кеңири колдонулат.
Физикалык касиеттери
Бул группадагы углеводдордун жалпы физикалык касиеттери кандай? Сырткы көрүнүшү – ак түстөгү майда кристаллдар, даамы таттуу, сууда жакшы эрийт. эригичтиги кескин жогорулайт, эгерде эритмежылуулук: ушундай жол менен глюкоза сиропу алынат.
Химиялык түзүлүш жөнүндө кыскача маалымат
Сызыктуу формуланы карасаңыз, анда бул углеводдун составында бир альдегид жана беш гидроксил тобу даана көрүнүп турат. Зат кристаллдык абалда болгондо, анын молекулалары мүмкүн болгон эки форманын биринде (α- же β-глюкоза) болушу мүмкүн. Бешинчи көмүртек атому менен байланышкан гидроксил тобу карбонил калдыктары менен өз ара аракеттениши мүмкүн.
Табигый таралышы
Ал жүзүм ширесинде өзгөчө көп болгондуктан, глюкоза көбүнчө "жүзүм канты" деп аталат. Бул ысым менен биздин алыскы ата-бабаларыбыз аны билишкен. Бирок, аны ар кандай башка таттуу жашылча-жемиштерден, өсүмдүктүн жумшак ткандарынан таба аласыз. Жаныбарлар дүйнөсүндө анын таралышы аз эмес: каныбыздын болжол менен 0,1% глюкозаны түзөт. Мындан тышкары, бул углеводдор дээрлик бардык ички органдын клеткасында болот. Бирок алар боордо өзгөчө көп, анткени ал жерде глюкоза гликогенге айланат.
Ал (жогоруда айткандай) биздин организм үчүн энергиянын баалуу булагы, дээрлик бардык татаал углеводдордун бир бөлүгү. Башка жөнөкөй углеводдор сыяктуу эле жаратылышта ал фотосинтез реакциясынан кийин пайда болот, ал бир гана өсүмдүк организмдеринин клеткаларында пайда болот:
6CO2 + 6H2O хлорофилл C6H 12 O6 + 6O2 - Q
Өсүмдүктөр ошол эле учурда укмуштуудай иштешетБиосфера үчүн маанилүү функция, алар күндөн алган энергияны топтоо. Өндүрүштүк шарттарга келсек, байыркы убактан бери жүзүм канты крахмалдан гидролиз жолу менен алынган, ал эми реакция концентрленген күкүрт кислотасы менен катализделет:
(C6H10O5)n + nH2O H2SO4, t nC6H12O6
Химиялык касиеттери
Бул түрдөгү углеводдун химиялык касиеттери кандай? Алар таза спирттерге жана альдегиддерге мүнөздүү болгон бирдей мүнөздөмөлөргө ээ. Мындан тышкары, алар да кээ бир өзгөчөлүктөргө ээ. Жөнөкөй углеводдордун (анын ичинде глюкозанын) синтезин биринчи жолу 1861-жылы эң таланттуу химик А. М. Бутлеров жүргүзүп, формальдегидди чийки зат катары колдонуп, кальций гидроксидинин катышуусунда бөлгөн. Бул процесстин формуласы:
6НSON -----С6Н12O6
Ал эми топтун калган эки өкүлүнүн кээ бир касиеттерин карап көрөлү, алардын табигый мааниси дагы чоң эмес, ошондуктан аларды биология изилдейт. Бул түрдөгү углеводдор күнүмдүк жашообузда абдан маанилүү роль ойнойт.
Фруктоза
Бул глюкоза изомеринин формуласы CeH12Ob. "Тууган" сыяктуу ал сызыктуу жана циклдик формада болушу мүмкүн. Ал көп атомдуу спирттерге мүнөздүү болгон бардык реакцияларга кирет, бирок ошону менен глюкозадан айырмаланып, күмүш оксидинин аммиак эритмеси менен эч кандай аракеттенбейт.
Рибоза
Өтө чоң кызыгуу рибоза жана дезоксирибоза болуп саналат. Эгер сиз биология программасын бир аз болсо да эстесеңиз, анда ДНКнын жана РНКнын курамына кирген денедеги дал ушул углеводдор экенин, ансыз планетада жашоонун болушу мүмкүн эмес экенин жакшы билесиз. "Дезоксирибоза" аталышы анын молекуласында бир аз кычкылтек атому бар экенин билдирет (кадимки рибоза менен салыштырганда). Бул жагынан глюкозага окшош болгондуктан, алар сызыктуу жана циклдик түзүлүшкө ээ болушу мүмкүн.
Дисахариддер
Негизи бул заттар түзүлүшү жана функциялары боюнча мурунку классты кайталайт, ошондуктан бул жөнүндө кененирээк токтолуунун кереги жок. Бул топко кирген углеводдордун химиялык касиеттери кандай? Үй-бүлөнүн эң маанилүү мүчөлөрү сахароза, мальтоза жана лактоза. Алардын бардыгын C12H22O11 формуласы менен сыпаттаса болот, анткени алар изомер, бирок булар алардын структурасындагы зор айырмачылыктарды жокко чыгарбайт. Ошентип, татаал углеводдор кандай мүнөздөмөлөргө ээ, алардын тизмеси жана сүрөттөлүшү төмөндө көрө аласыз?
сахароза
Анын молекуласында бир эле учурда эки цикл бар: алардын бири алты мүчөлүү (α-глюкозанын калдыгы), экинчиси беш мүчөлүү (β-фруктозанын калдыгы). Мунун баары глюкозанын гликозиддик гидроксилине байланыштуу.
Алуу жана жалпы маани
Бизге чейин жеткен тарыхый маалыматтарга ылайык, Христостун төрөлүшүнөн үч кылым мурун, адамдар кант камышынан кантты алууну Байыркы Индияда үйрөнүшкөн. 19-кылымдын орто ченинде гана бул үчүн азыраак сахароза көп болуп чыктыкант кызылчасынан куч алууга болот. Анын кээ бир сортторунда бул углеводдун 22% га чейин бар, ал эми камыш курамында 26% болушу мүмкүн, бирок бул идеалдуу өстүрүү шарттарында жана жагымдуу климатта гана мүмкүн.
Углеводдор сууда жакшы эрийт деп айткан элек. Дал ушул принцип боюнча сахарозаны өндүрүү, бул максат үчүн диффузорлор колдонулганда негизделген. Мүмкүн болгон аралашмаларды туташтыруу үчүн эритме акиташ кошулган чыпкалар аркылуу чыпкаланат. Алынган эритмеден кальций гидроксидин чыгаруу үчүн ал аркылуу кадимки көмүр кычкыл газы өткөрүлөт. Чөкмө чыпкадан өткөрүлүп, кант сиропу атайын мештерде бууланып, бизге мурунтан эле тааныш болгон кант алынат.
Лактоза
Бул карбонгидрат майлардын жана углеводдордун ашыкчасын камтыган кадимки сүттөн өнөр жайлык түрдө бөлүнүп алынган. Анын курамында бул зат абдан көп: мисалы, уйдун сүтүндө болжол менен 4-5,5% лактоза бар, ал эми аялдардын сүтүндө анын көлөмдүк үлүшү 5,5-8,4%ке жетет.
Бул глициддин ар бир молекуласы пираноза түрүндөгү 3-галактоза жана а-глюкоза калдыктарынан турат, алар биринчи жана төртүнчү көмүртек атому аркылуу байланыш түзүшөт.
Башка канттардан айырмаланып, лактозанын бир уникалдуу касиети бар. Биз гигроскопиялыктын толук жоктугу жөнүндө айтып жатабыз, ал тургай нымдуу бөлмөдө бул глицид такыр нымдап кетпеши үчүн. Бул касиет фармацевтикада активдүү колдонулат: эгерде порошок түрүндөгү кандайдыр бир дары-дармектин курамына киреткадимки сахароза, андан кийин ага лактозаны кошуу керек. Бул толугу менен табигый жана адамдын организми үчүн зыянсыз, көптөгөн жасалма кошулмалардан айырмаланып, бышыруудан жана суулануудан сактайт. Бул түрдөгү углеводдун функциялары жана касиеттери кандай?
Лактозанын биологиялык мааниси өтө жогору, анткени лактоза бардык жаныбарлардын жана адамдардын сүтүнүн эң маанилүү азыктык компоненти болуп саналат. Мальтозага келсек, анын касиеттери бир аз башкача.
Мальтоза
Бул крахмалдын гидролизинен алынган аралык продукт. "Мальтоза" аталышы ал негизинен угуттун таасиринен пайда болгондугуна байланыштуу болгон (латынча малт - малт). Ал өсүмдүктөрдө гана эмес, жаныбарларда да кеңири таралган. Ал кепшөөчү малдын тамак сиңирүү системасында көп санда өндүрүлөт.
Химиялык түзүлүшү жана касиеттери
Бул углеводдун молекуласы α-глюкозанын пираноза түрүндөгү эки бөлүгүнөн турат, алар бири-бирине биринчи жана төртүнчү көмүртек атомдору аркылуу байланышкан. Сырткы көрүнүшү түссүз, ак кристаллдар. Даамы таттуу, сууда эң сонун эрийт.
Полисахариддер
Бардык полисахариддерди моносахариддердин поликонденсациясынын продуктулары деген көз караштан кароого болоорун эстен чыгарбоо керек. Алардын жалпы химиялык формуласы (CbH10O5) б. Бул макалада биз крахмалды карап чыгабыз, анткени ал үй-бүлөнүн эң типтүү мүчөсү.
Крахмал
Фотосинтездин натыйжасында пайда болуп, өсүмдүк организмдеринин тамырында жана уруктарында көп санда топтолот. Бул түрдөгү углеводдун физикалык касиеттери кандай? Сырткы көрүнүшү - кристаллдуулугу начар, муздак сууда эрибеген ак порошок. Ысык суюктукта коллоиддик түзүлүштү (паста, желе) түзөт. Жаныбарлардын тамак сиңирүү трактында глюкозаны пайда кылуу үчүн анын гидролизине көмөктөшүүчү көптөгөн ферменттер бар.
А-глюкозанын көптөгөн калдыктарынан пайда болгон эң кеңири таралган табигый полимер. Жаратылышта анын эки формасы бир убакта кездешет: амилоза жана амхопектин. Амилоза сызыктуу полимер болгондуктан сууда эрийт. Молекула биринчи жана төртүнчү көмүртек атому аркылуу байланышкан альфа-глюкоза калдыктарынан турат.
Бул өсүмдүк фотосинтезинин биринчи көрүнүүчү продуктусу крахмал экенин эстен чыгарбоо керек. Буудайда жана башка дан эгиндеринде 60-80%ке чейин болсо, картошканын түбүндө 15-20% гана болот. Айтмакчы, микроскоп астында крахмал дандарынын пайда болушу менен өсүмдүктүн түрүн так аныктоого болот, анткени алар ар кимде ар башка.
Эгер карбонгидрат тез ысытылса, анын чоң молекуласы декстриндер деп аталган кичинекей полисахариддерге тез ажырайт. Алардын крахмал менен жалпы химиялык формуласы бар (C6H12O5)x, бирок бар крахмалдагы "n" маанисинен азыраак болгон "x" өзгөрмөсүнүн маанисинин айырмасы.
Акырыбиз углеводдордун негизги класстарын гана эмес, алардын касиеттерин да чагылдырган таблицаны беребиз.
| Негизги топтор | Молекулярдык түзүлүштүн өзгөчөлүктөрү | Углеводдордун айырмалоочу касиеттери |
| Моносахариддер |
Көмүртек атомдорунун саны боюнча ар кандай:
|
Түссүз же ак кристаллдар, сууда жакшы эрийт, даамы таттуу |
| Олигосахариддер | Татаал түзүлүш. Түрүнө жараша алар 2-10 жөнөкөй моносахарид калдыктарын камтыйт | Көрүнүшү бирдей, сууда бир аз эрийт, даамы таттуу эмес |
| Полисахариддер | Өтө көп сандагы моносахарид калдыктарынан турат | Ак порошок, кристаллдык структурасы начар чагылдырылган, алар сууда эрибейт, бирок анда шишип кетет. Даамдары нейтралдуу |
Бул жерде негизги класстардагы углеводдордун функциялары жана касиеттери.
