Углеводдордун касиеттери жана түзүлүшү. Углеводдордун функциялары

2024 Автор: Angel Austin | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2023-12-17 05:34

Адамдын организми үчүн, ошондой эле башка жандыктар үчүн энергия керек. Ансыз эч кандай процесс боло албайт. Анткени, ар бир биохимиялык реакция, ар бир ферменттик процесс же метаболизмдин баскычы энергия булагына муктаж.

Ошондуктан организмге күч-кубат берген заттардын жашоо үчүн мааниси абдан чоң жана маанилүү. Бул заттар кандай? Углеводдор, белоктор, майлар. Алардын ар биринин түзүлүшү ар башка, алар химиялык кошулмалардын такыр башка класстарына кирет, бирок алардын функцияларынын бири окшош - организмди жашоо үчүн керектүү энергия менен камсыз кылуу. Сандалган заттардын бир тобун карап көрөлү - углеводдор.

Углеводдордун классификациясы

Углеводдор ачылгандан бери алардын курамы жана түзүлүшү аты менен аныкталган. Чынында эле, алгачкы булактарга ылайык, бул түзүмүндө суу молекулалары менен байланышкан көмүртек атомдору бар кошулмалардын тобу деп эсептелген.

Кылдат талдоо, ошондой эле бул заттардын ар түрдүүлүгү жөнүндө топтолгон маалымат, бардык өкүлдөрү бир гана ушундай курамы бар экенин далилдөөгө мүмкүндүк берди. Бирокбул өзгөчөлүк дагы эле углеводдордун түзүлүшүн аныктагандардын бири болуп саналат.

Бул бирикмелердин азыркы классификациясы төмөнкүдөй:

1. Моносахариддер (рибоза, фруктоза, глюкоза ж.б.).
2. Олигосахариддер (биоздор, триоздор).
3. Полисахариддер (крахмал, целлюлоза).

Ошондой эле бардык углеводдорду төмөнкү эки чоң топко бөлүүгө болот:

• калыбына келтирүү;
• калыбына келтирүүчү эмес.

Ар бир топтун углевод молекулаларынын түзүлүшү кененирээк каралат.

Моносахариддер: мүнөздөмөлөр

Бул категорияга альдегид (альдозалар) же кетондор (кетозалар) тобун жана чынжыр түзүмүндө 10дон ашык эмес көмүртек атомун камтыган бардык жөнөкөй углеводдор кирет. Эгерде сиз негизги чынжырдагы атомдордун санын карасаңыз, анда моносахариддерди төмөнкүдөй бөлүүгө болот:

• триоздар (глицеральдегид);
• тетрозалар (эритрулоза, эритроза);
• пентозалар (рибоза жана дезоксирибоза);
• гексозалар (глюкоза, фруктоза).

Баардык башка өкүлдөр тизмедегидей организм үчүн маанилүү эмес.

Молекулалардын түзүлүшүнүн өзгөчөлүктөрү

Түзүлүшү боюнча монозалар чынжыр түрүндө да, циклдик углевод түрүндө да берилиши мүмкүн. Бул кантип болот? Кеп нерсе, кошулмадагы борбордук көмүртек атому ассиметриялык борбор болуп саналат, анын айланасында эритмедеги молекула айланууга жөндөмдүү. Мына ушундайча L жана D формасындагы моносахариддердин оптикалык изомерлери пайда болот. Кайдатүз чынжыр түрүндө жазылган глюкоза формуласы альдегид тобу (же кетон) тарабынан акыл-эси менен кармалып, шарга тоголонуп алат. Тиешелүү циклдик формула алынат.

Моноз катарындагы углеводдордун химиялык түзүлүшү өтө жөнөкөй: бир катар көмүртек атомдору чынжыр же цикл түзүшөт, алардын ар биринен гидроксил топтору жана суутек атомдору ар башка же бир тарапта жайгашкан. Эгерде бир эле аталыштагы бардык структуралар бир тарапта болсо, анда D-изомери пайда болот, эгерде алар бири-бири менен алмашып турса, анда L-изомери пайда болот. Глюкоза моносахариддеринин молекулярдык түрдө эң кеңири таралган өкүлүнүн жалпы формуласын жазсак, анда ал төмөнкүдөй болот: _{. Мындан тышкары, бул рекорд фруктозанын түзүлүшүн да чагылдырат. Анткени, химиялык жактан бул эки моноза структуралык изомер болуп саналат. Глюкоза - альдегид спирти, фруктоза - кето спирт.}

Бир катар моносахариддердин углеводдорунун түзүлүшү жана касиеттери бири-бири менен тыгыз байланышта. Чынында эле, структуранын курамында альдегиддик жана кетондук топтордун болушуна байланыштуу алар альдегиддик жана кето спирттерге кирет, бул алардын химиялык табиятын жана кире ала турган реакцияларын аныктайт.

Ошентип, глюкоза төмөнкү химиялык касиеттерди көрсөтөт:

1. Карбонил тобунун катышуусу менен болгон реакциялар:

• кычкылдануу - "күмүш күзгү" реакциясы;
• жаңы тундурулган жез (II) гидроксиди менен - альдон кислотасы;
• күчтүү кычкылдандыргычтар альдегидди гана эмес, бир гидроксил тобун да айландыруучу эки негиздүү кислоталарды (алдарлык) түзүүгө жөндөмдүү;
• калыбына келтирүү - көп атомдуу спирттерге айландырылат.

2. Молекула структурасын чагылдырган гидроксил топторун да камтыйт. Топтоо дайындарынан таасир эткен көмүртек касиеттери:

• алкилдөө жөндөмдүүлүгү - эфирлердин пайда болушу;
• ациляция - эфирлердин пайда болушу;
• жез (II) гидроксиди үчүн сапаттык реакция.

3. Глюкозанын өзгөчө касиеттери:

• бутирик;
• алкоголь;
• сүт кислотасы ачытуу.

Денеде аткарылган функциялар

Монозалар катарындагы углеводдордун түзүлүшү жана кызматы менен тыгыз байланышта. Акыркысы, биринчи кезекте, тирүү организмдердин биохимиялык реакцияларына катышуудан турат. Мында моносахариддер кандай роль ойнойт?

1. Олиго- жана полисахариддерди өндүрүү үчүн негиз.
2. Пентозалар (рибоза жана дезоксирибоза) АТФ, РНК, ДНК түзүүгө катышкан эң маанилүү молекулалар. Жана алар, өз кезегинде, тукум куума материалдын, энергиянын жана белоктун негизги берүүчүлөрү.
3. Адамдын канындагы глюкозанын концентрациясы осмостук басымдын жана анын өзгөрүшүнүн чыныгы көрсөткүчү болуп саналат.

Олигосахариддер: структура

Бул топтун углеводдорунун структурасы курамында моносахариддердин эки (диоздор) же үч (триозалар) молекулаларынын болушуна чейин төмөндөйт. 4, 5 же андан көп структураларды камтыгандары да бар (10го чейин), бирок эң кеңири тарагандары дисахариддер. Башкача айтканда, гидролиз учурундакошулмалар ыдырап глюкоза, фруктоза, пентозаны ж.б. Бул категорияга кандай кошулмалар кирет? Типтүү мисал сахароза (кадимки камыш канты), лактоза (сүттүн негизги компоненти), мальтоза, лактулоза, изомалтоза.

Бул сериядагы углеводдордун химиялык түзүлүшү төмөнкү өзгөчөлүктөргө ээ:

1. Жалпы молекулярдык түрлөрдүн формуласы: C₁₂H₂₂O_11.
2. Дисахариддик түзүлүштөгү эки окшош же ар башка моноза калдыктары бири-бири менен гликозиддик көпүрө аркылуу туташтырылган. Бул кошулманын табияты канттын кыскартуу жөндөмүн аныктайт.
3. Дисахариддерди азайтуу. Бул типтеги углеводдордун түзүлүшү альдегиддин гидроксилинин жана ар түрдүү монос молекулаларынын гидроксил топторунун ортосунда гликозиддик көпүрөнүн пайда болушунан турат. Аларга: мальтоза, лактоза жана башкалар кирет.
4. Редуцияланбаган - сахарозанын типтүү мисалы - альдегиддик структуранын катышуусуз гана тиешелүү топтордун гидроксилдери ортосунда көпүрө пайда болгондо.

Ошентип, углеводдордун түзүлүшүн кыскача молекулярдык формула катары көрсөтсө болот. Эгерде деталдуу деталдуу структура керек болсо, анда аны Фишердин графикалык проекциялары же Ховорт формулалары аркылуу сүрөттөсө болот. Тактап айтканда, эки циклдик мономерлер (моноздор) бири-бирине гликозиддик көпүрө менен туташтырылган же ар башка же бирдей (олигосахаридге жараша) болот. Куруп жатканда туташууну туура көрсөтүү үчүн калыбына келтирүү мүмкүнчүлүгүн эске алуу керек.

Дисахарид молекулаларынын мисалдары

Эгер тапшырма: "Углеводдордун структуралык өзгөчөлүктөрүнө көңүл буруңуз" деген формада болсо, анда дисахариддер үчүн адегенде анын кандай моноза калдыктарынан тураарын көрсөткөн жакшы. Эң кеңири таралган түрлөрү:

• сахароза - альфа-глюкоза жана бета-фруктозадан жасалган;
• мальтоза - глюкоза калдыктарынан;
• cellobiose - эки D түрүндөгү бета-глюкоза калдыктарынан турат;
• лактоза - галактоза + глюкоза;
• лактулоза - галактоза + фруктоза жана башкалар.

Андан кийин, колдо болгон калдыктарга ылайык, гликозиддик көпүрөнүн түрүн так көрсөтүү менен структуралык формула түзүлүшү керек.

Тирүү организмдер үчүн мааниси

Дисахариддердин структурасы гана эмес, ролу да абдан маанилүү. Көмүрсуулар менен майлардын функциялары жалпысынан окшош. Негизги энергия компоненти болуп саналат. Бирок, айрым дисахариддер үчүн алардын өзгөчө мааниси берилиши керек.

1. Сахароза адамдын организминдеги глюкозанын негизги булагы.
2. Лактоза сүт эмүүчүлөрдүн эмчек сүтүндө, анын ичинде аялдардын сүтүндө 8%ке чейин болот.
3. Лактулоза медициналык колдонуу үчүн лабораторияда алынат жана сүт азыктарына кошулат.

Адамдын жана башка жандыктардын организминдеги ар кандай дисахарид, трисахарид ж. Дал ушул өзгөчөлүк адамдардын углеводдордун бул классын чийки, өзгөрбөгөн түрүндө (кызылча же камыш канты) колдонуусунун негизинде жатат.

Полисахариддер: молекулалардын өзгөчөлүктөрү

Бул катардагы углеводдордун функциялары, составы жана түзүлүшү тирүү жандыктардын организмдери үчүн, ошондой эле адамдын чарбалык ишмердүүлүгү үчүн чоң мааниге ээ. Биринчиден, кайсы углеводдор полисахариддер экенин аныкташыңыз керек.

Алар көп:

• крахмал;
• гликоген;
• murein;
• глюкоманнан;
• целлюлоза;
• декстрин;
• галактоманнан;
• муромин;
• пектикалык заттар;
• амилоза;
• читин.

Бул толук тизме эмес, жаныбарлар жана өсүмдүктөр үчүн эң маанилүүсү гана. Эгерде сиз «Бир катар полисахариддердин углеводдорунун структуралык өзгөчөлүктөрүн белгилеңиз» деген тапшырманы аткарсаңыз, анда биринчи кезекте алардын мейкиндик түзүлүшүнө көңүл буруу керек. Бул абдан көлөмдүү, гиганттык молекулалар, алар гликозиддик химиялык байланыштар менен кайчылаш байланышкан жүздөгөн мономер бирдиктеринен турат. Көп учурда полисахариддердин карбонгидрат молекулаларынын түзүлүшү катмарлуу курамы болуп саналат.

Мындай молекулалардын белгилүү бир классификациясы бар.

1. Гомополисахариддер - моносахариддердин бирдей кайталануучу бирдиктеринен турат. Монозаларга жараша алар гексоза, пентоз жана башка болушу мүмкүн (глюкандар, маннандар, галактандар).
2. Гетерополисахариддер - ар кандай мономер бирдиктеринен түзүлөт.

Сызыктуу мейкиндик структурасы бар кошулмалар, мисалы, целлюлозаны камтышы керек. Көпчүлүк полисахариддер тармакталган түзүлүшкө ээ - крахмал, гликоген, хитин жана башкалар.

Тирүү жандыктардын денесиндеги ролу

Бул углеводдор тобунун түзүлүшү жана функциялары бардык жандыктардын тиричилик активдүүлүгү менен тыгыз байланышта. Ошентип, мисалы, резервдик азык түрүндөгү өсүмдүктөр бүчүрдүн же тамырдын ар кайсы бөлүктөрүндө крахмал топтойт. Жаныбарлар үчүн энергиянын негизги булагы дагы эле полисахариддер болуп саналат, алардын бузулушунан бир топ энергия пайда болот.

Углеводдор клетканын түзүлүшүндө абдан маанилүү роль ойнойт. Көптөгөн курт-кумурскалардын жана рак сымалдардын капкагы хитинден, муреин бактериянын клетка дубалынын компонентинен, целлюлоза өсүмдүктөрдүн негизин түзөт.

Жаныбарлардан алынган резервдик азык бул гликоген молекулалары, же, адатта, малдын майы. Ал дененин айрым бөлүктөрүндө сакталып, энергияны гана эмес, механикалык таасирлерден коргоочу функцияны да аткарат.

Көпчүлүк организмдер үчүн углеводдордун түзүлүшү чоң мааниге ээ. Ар бир жаныбардын жана өсүмдүктүн биологиясы ал туруктуу энергия булагы, түгөнгүс энергияны талап кылгандай. Жана алар гана муну бере алышат, эң негизгиси полисахариддер түрүндө. Ошентип, зат алмашуу процесстеринин натыйжасында 1 г карбонгидраттын толук бузулушу 4,1 ккал энергиянын бөлүнүп чыгышына алып келет! Бул максималдуу, мындан ары байланыш жок. Ошондуктан углеводдор ар бир адамдын жана жаныбардын рационунда болушу керек. Өсүмдүктөр болсо өздөрүнө кам көрүшөт: фотосинтез процессинде өз ичинде крахмалды пайда кылып, сакташат.

Углеводдордун жалпы касиеттери

Майлардын, белоктордун жана углеводдордун түзүлүшүжалпысынан окшош. Анткени, алардын баары макромолекулалар. Атүгүл алардын айрым функциялары жалпы мүнөзгө ээ. Планетанын биомассасынын жашоосундагы бардык углеводдордун ролун жана маанисин жалпылоо керек.

1. Углеводдордун курамы жана түзүлүшү алардын өсүмдүк клеткаларынын, жаныбарлардын жана бактериялардын кабыкчаларынын кабыгы үчүн курулуш материалы катары колдонулушун, ошондой эле клетка ичиндеги органеллдердин пайда болушун билдирет.
2. Коргоо функциясы. Ал өсүмдүк организмдерине мүнөздүү жана тикенек, омуртка ж.б. пайда болушу менен көрүнөт.
3. Пластикалык ролу - маанилүү молекулалардын (ДНК, РНК, АТФ жана башкалар) пайда болушу.
4. Кабылдагыч функциясы. Полисахариддер жана олигосахариддер клетка мембранасы аркылуу трансферлердин активдүү катышуучулары, эффекттерди кармап турган "сакчылар".
5. Энергетикалык ролу эң маанилүү. Бардык клетка ичиндеги процесстерди, ошондой эле бүтүндөй организмдин ишин максималдуу энергия менен камсыз кылат.
6. Осмостук басымды жөнгө салуу - глюкоза муну көзөмөлдөйт.
7. Кээ бир полисахариддер жаныбарлар үчүн резервдик азык, энергия булагы болуп калышат.

Ошентип, майлардын, белоктордун жана углеводдордун түзүлүшү, алардын функциялары жана тирүү системалардын организмдериндеги ролу чечүүчү жана чечүүчү мааниге ээ экендиги айдан ачык. Бул молекулалар жашоонун жаратуучулары, алар да аны сактап жана колдошот.

Башка макромолекулярдык кошулмалар менен углеводдор

Ошондой эле углеводдордун таза түрүндө эмес, башка молекулалар менен айкалышта ролу белгилүү. Булар эң кеңири таралгандарды камтыйтсыяктуу:

• гликозаминогликандар же мукополисахариддер;
• гликопротеиндер.

Ушул түрдөгү углеводдордун түзүлүшү жана касиеттери бир топ татаал, анткени ар кандай функционалдык топтор комплекске бириктирилген. Бул типтеги молекулалардын негизги ролу организмдердин көптөгөн жашоо процесстерине катышуу болуп саналат. Өкүлдөрү: гиалурон кислотасы, хондроитин сульфаты, гепаран, кератан сульфаты жана башкалар.

Башка биологиялык активдүү молекулалар менен полисахариддердин комплекстери да бар. Мисалы, гликопротеиндер же липополисахариддер. Алардын бар болушу организмдин иммунологиялык реакцияларынын пайда болушунда маанилүү, анткени алар лимфа системасынын клеткаларынын курамына кирет.