(khối lượng phân tử từ vài nghìn đến hàng triệu), các phân tử bao gồm dư lượng monosacarit (xem). Chúng là những chất không màu, vô định hình, phần lớn dễ trương nở trong nước, tạo thành dung dịch keo nhớt. Polysaccharides rất phổ biến trong tự nhiên (phổ biến nhất là cellulose, một thành phần của gỗ). Tinh bột và một số polysaccharide khác được hình thành trong thực vật trong quá trình quang hợp. Trong quá trình thủy phân bằng axit hoặc enzyme, polysacarit bị phân hủy thành các loại đường đơn giản - monosacarit.
Trong cơ thể sống, polysaccharides đóng vai trò dự trữ năng lượng (glycogen ở động vật, tinh bột ở thực vật) và đóng vai trò là yếu tố hỗ trợ (chitin ở côn trùng và động vật giáp xác, cellulose ở thực vật). Các polysaccharide như mucopolysaccharides (xem) là chất chống đông máu tự nhiên (xem) (ví dụ, heparin) hoặc thực hiện một số chức năng đặc biệt. Polysaccharides, đặc biệt là tinh bột, là thành phần quan trọng của thực phẩm. Nhiều polysacarit dùng làm nguyên liệu thô: tinh bột - trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, v.v., cellulose - để sản xuất sợi. Các polysacarit có hoạt tính sinh lý - heparin (xem), dextrin, nướu - được sử dụng trong y học.
Xem thêm Mucopolysaccharides, Carbohydrate.
Polysacarit (từ đồng nghĩa: đường phức tạp, polyose, glycans) là carbohydrate có phân tử bao gồm một số dư lượng (từ hai đến vài nghìn) của các monosacarit giống nhau hoặc khác nhau hoặc các chất gần chúng (đường deoxy, đường amin, axit uronic, v.v.) .
Công thức chung của các polysaccharide phổ biến nhất: CnH2mOm
Tất cả P. đều được cấu tạo theo loại glycoside (xem): nguyên tử hydro trong hydroxyl hemiacet của một phân tử monosacarit được thay thế bằng phân tử monosacarit thứ hai, nguyên tử hydro trong hydroxyl hemiacet của phân tử thứ hai được thay thế bằng phân tử thứ ba phân tử, v.v.
Kết quả là, đối với bất kỳ số lượng dư lượng monosacarit nào trong phân tử polyglycoside, thường chỉ còn lại một hydroxyl hemiacet tự do (“aldehyde” hoặc “sự khởi đầu” khử của chuỗi polyglycoside).
Một chuỗi polyglycosid có thể được gắn thông qua oxy của hydroxyl hemiacet của nó với bất kỳ gốc monosacarit trung gian nào của chuỗi polyglycosid khác; Đây là cách P. phân nhánh phát sinh.
Các polysacarit khác nhau khác nhau về mức độ trùng hợp, tức là về số lượng gốc monosacarit trong phân tử; tùy theo điều này mà người ta phân biệt: a) oligosaccarit chứa từ 2 đến 9 gốc monosaccarit (đisaccarit, trisaccarit, v.v.) với một mol nhỏ. trọng lượng, hòa tan cao trong nước, có vị ngọt - giống P. đường; b) polyose cao hơn, thường chứa hàng trăm, thậm chí hàng nghìn dư lượng, các chất có phân tử cao, ít tan hoặc không tan trong nước và không có vị ngọt.
Các polysacarit khác nhau ở sự hiện diện của các gốc monosacarit giống nhau hoặc khác nhau [homopolysacarit (ví dụ, glycogen, chất xơ, nếu không thì cellulose, amyloza bao gồm các dư lượng glucose; chitin - từ glucosamine; axit pectic - từ axit galacturonic) và các dị thể (ví dụ, hemiaellulose). , keo keo, nhiều polysaccharide vi khuẩn)].
Sự hiện diện của chuỗi polyglycosidic thẳng (như trong amyloza, cellulose) và phân nhánh ở mức độ này hay mức độ khác (amylopectin, glycogen) cũng là dấu hiệu của sự khác biệt về P. Cuối cùng, polysacarit được phân biệt bằng sự hiện diện của vòng pyranose hoặc furanose ( trong inulin), bởi sự hiện diện của cấu hình α của các gốc monosacarit (amylose), cấu hình β (cellulose) hoặc cả hai cấu hình (guarane) và bởi sự hiện diện của một số liên kết glycosid nối nguyên tử cacbon đầu tiên của một gốc với gốc thứ tư hoặc các nguyên tử cacbon khác của gốc khác, ví dụ liên kết α-1, 4 (amylose), β-1,4 (cellulose), α-1,6 (dextran), v.v.
Trong nhiều trường hợp, phân tử P. chứa các liên kết glycosid khác nhau. Dựa trên nguồn gốc của chúng, polysacarit được chia thành thực vật, động vật và vi sinh vật (vi khuẩn và nấm).
Là polyglycoside, P. trải qua quá trình thủy phân - có tính axit hoặc enzyme. Vì các hydroxyl rượu tự do vẫn còn trong mỗi dư lượng monosacarit, nên các polysacarit có thể tạo thành các hợp chất như ete và este, rất quan trọng để nhận dạng, thiết lập cấu trúc (metyl este) và cũng là các chất quan trọng trong thực tế (ví dụ, este sợi).
Những thực phẩm bậc cao hơn như tinh bột và một số oligosaccharide (sucrose, lactose) có giá trị dinh dưỡng quan trọng. Nhiều P. đóng vai trò dự trữ năng lượng cho sinh vật: glycogen (xem) ở động vật, tinh bột và các polysaccharide khác ở thực vật.
Một số polysaccharides [cellulose (chất xơ) ở thực vật và chitin ở một số động vật - giáp xác, côn trùng] đóng vai trò hỗ trợ quan trọng. Nhiều P., đặc biệt là mucopolysaccharides (xem), chứa dư lượng đường amin và thường là axit uronic, thực hiện các chức năng quan trọng có tính chuyên biệt cao [ví dụ, heparin là chất chống đông máu tự nhiên, axit hyaluronic (xem) có chức năng rào cản, mucopolysaccharide nhóm máu (vì vậy -gọi là P. đặc hiệu theo nhóm) và các mô xác định tính đặc hiệu của chúng]. Nhiều loài P. có đặc tính kháng nguyên (gây miễn dịch) (P. đặc hiệu miễn dịch). Một số polysaccharides được sử dụng làm mật ong. thuốc: dextran (xem), heparin (xem), v.v.
Nhiều P. có tầm quan trọng lớn về mặt kỹ thuật, ví dụ, cellulose, dextrin và các chất pectin, là dẫn xuất của axit polygalacturonic.
Polysaccharides là các cacbohydrat có hoạt tính quang học có trọng lượng phân tử cao (trọng lượng phân tử từ vài nghìn đến hàng triệu), các phân tử của chúng bao gồm các gốc monosaccharide (xem). Đây là những chất không màu, vô định hình, phần lớn dễ trương nở trong nước, tạo thành dung dịch keo nhớt. Polysaccharides rất phổ biến trong tự nhiên (phổ biến nhất là cellulose, một thành phần của gỗ). Tinh bột và một số polysaccharide khác được hình thành trong thực vật trong quá trình quang hợp. Trong quá trình thủy phân bằng axit hoặc enzyme, polysacarit bị phân hủy thành các loại đường đơn giản - monosacarit.
Trong cơ thể sống, polysaccharides đóng vai trò dự trữ năng lượng (glycogen ở động vật, tinh bột ở thực vật) và đóng vai trò là yếu tố hỗ trợ (chitin ở côn trùng và động vật giáp xác, cellulose ở thực vật). Các polysaccharide như mucopolysaccharides (xem) là chất chống đông máu tự nhiên (xem) (ví dụ, heparin) hoặc thực hiện một số chức năng đặc biệt. Polysaccharides, đặc biệt là tinh bột, là thành phần quan trọng. Nhiều polysacarit dùng làm nguyên liệu thô: tinh bột - trong thực phẩm, v.v., cellulose - để sản xuất chất xơ. Các polysacarit có hoạt tính sinh lý - heparin (xem), dextrin, nướu - được sử dụng trong y học.
Xem thêm Mucopolysaccharides,.
Polysacarit là gì (từ đồng nghĩa: đường phức tạp, polyose, glycans) - đây là những carbohydrate, các phân tử bao gồm một số dư lượng (từ hai đến vài nghìn) của các monosacarit giống nhau hoặc khác nhau hoặc các chất gần với chúng (đường deoxy, đường amin , axit uronic, v.v.).
Công thức chung của các polysaccharide phổ biến nhất: C n H 2m O m
. Tất cả các polysacarit đều được tạo ra theo loại glycoside (xem): nguyên tử hydro trong hydroxyl hemiacet của một phân tử monosacarit được thay thế bằng phân tử monosacarit thứ hai, nguyên tử hydro trong hydroxyl hemiacet của phân tử thứ hai được thay thế bằng phân tử thứ ba , vân vân.
Kết quả là, đối với bất kỳ số lượng gốc monosacarit nào trong phân tử polysacarit, thường chỉ còn lại một hydroxyl hemiacet tự do (“aldehyde” hoặc “phần đầu” khử của chuỗi polyglycosidic).
Một chuỗi polyglycosid có thể được gắn thông qua oxy của hydroxyl hemiacet của nó với bất kỳ gốc monosacarit trung gian nào của chuỗi polyglycosid khác; Đây là cách phát sinh các polysaccharide phân nhánh.
Các polysacarit khác nhau khác nhau về mức độ trùng hợp, tức là về số lượng gốc monosacarit trong phân tử; tùy theo điều này mà người ta phân biệt: a) oligosaccarit chứa từ 2 đến 9 gốc monosaccarit (đisaccarit, trisaccarit, v.v.) với một mol nhỏ. trọng lượng, hòa tan cao trong nước, có vị ngọt - polysacarit giống đường; b) polyose cao hơn, thường chứa hàng trăm, thậm chí hàng nghìn dư lượng, các chất có phân tử cao, ít tan hoặc không tan trong nước, không có vị ngọt.
Các polysacarit khác nhau ở sự hiện diện của các gốc monosacarit giống nhau hoặc khác nhau [homopolysacarit (ví dụ, glycogen, chất xơ, nếu không thì cellulose, amyloza bao gồm các dư lượng glucose; chitin - từ glucosamine; axit pectic - từ axit galacturonic) và các dị thể (ví dụ, hemiaellulose). , keo keo, nhiều polysaccharide vi khuẩn)].
Sự hiện diện của chuỗi polyglycosidic thẳng (như trong amyloza, cellulose) và ở các mức độ khác nhau, chuỗi phân nhánh (amylopectin, glycogen) cũng là dấu hiệu cho thấy sự khác biệt giữa các polysacarit. Cuối cùng, polysacarit được phân biệt bằng sự hiện diện của các vòng pyranose hoặc furanose (trong inulin), bởi sự có mặt của cấu hình α của các gốc monosacarit (amylose), cấu hình β (cellulose) hoặc cả hai cấu hình (guarane) và bởi sự hiện diện của các liên kết glycosid nhất định, nối nguyên tử cacbon thứ nhất của gốc này với nguyên tử cacbon thứ tư hoặc nguyên tử cacbon khác của gốc khác, ví dụ α-1,4 (amylose), β-1,4 (cellulose), α-1,6 ( trái phiếu dextran), v.v.
Trong nhiều trường hợp, các phân tử polysaccharide chứa các liên kết glycosid khác nhau. Dựa trên nguồn gốc của chúng, polysacarit được chia thành polysacarit thực vật, động vật và vi sinh vật (vi khuẩn và nấm).
Là polyglycoside, polysacarit trải qua quá trình thủy phân - có tính axit hoặc enzyme. Vì các hydroxyl rượu tự do vẫn còn trong mỗi dư lượng monosacarit, nên các polysacarit có thể tạo thành các hợp chất như ete và este, rất quan trọng để nhận dạng, thiết lập cấu trúc (metyl este) và cũng là các chất quan trọng trong thực tế (ví dụ, este sợi).
Các polysaccharide cao hơn như tinh bột và một số oligosaccharide (sucrose, lactose) có giá trị dinh dưỡng quan trọng. Nhiều polysaccharide đóng vai trò dự trữ năng lượng cho sinh vật: glycogen (xem) ở động vật, tinh bột và các polysaccharide khác ở thực vật.
Một số polysaccharides [cellulose (chất xơ) ở thực vật và chitin ở một số động vật - giáp xác, côn trùng] đóng vai trò hỗ trợ quan trọng. Nhiều polysacarit, đặc biệt là mucopolysacarit (xem), chứa dư lượng đường amin và thường là axit uronic, thực hiện các chức năng quan trọng có tính chuyên biệt cao [ví dụ, heparin là chất chống đông máu tự nhiên, axit hyaluronic (xem) có chức năng rào cản, mucopolysacarit nhóm máu (được gọi là polysaccharides dành riêng cho nhóm) và các mô xác định tính đặc hiệu của chúng]. Nhiều polysacarit có đặc tính kháng nguyên (gây miễn dịch) (polysacarit đặc hiệu miễn dịch). Một số polysaccharides được sử dụng làm mật ong. thuốc: dextran (xem), heparin (xem), v.v.
Nhiều polysaccharide có tầm quan trọng kỹ thuật lớn, ví dụ như cellulose, dextrin, các chất pectin, là dẫn xuất của axit polygalacturonic.
Carbohydrate- các chất hữu cơ có phân tử bao gồm các nguyên tử carbon, hydro và oxy, và hydro và oxy được tìm thấy trong chúng, theo quy luật, theo tỷ lệ tương tự như trong phân tử nước (2: 1).
Công thức chung của cacbohydrat là Cn(H2O)m, tức là chúng dường như bao gồm cacbon và nước, do đó có tên của lớp, có nguồn gốc lịch sử. Nó xuất hiện dựa trên việc phân tích các carbohydrate đầu tiên được biết đến. Sau đó, người ta phát hiện ra rằng trong các phân tử có chứa carbohydrate không tuân theo tỷ lệ quy định (2: 1), ví dụ, deoxyribose - C 5 H 10 O 4. Các hợp chất hữu cơ cũng được biết đến, thành phần của chúng tương ứng với công thức chung đã cho, nhưng không thuộc nhóm carbohydrate. Chúng bao gồm, ví dụ, formaldehyde CH 2 O và axit axetic CH 3 COOH.
Tuy nhiên, cái tên "carbohydrate" đã bén rễ và hiện được chấp nhận rộng rãi cho những chất này.
Carbohydrate, theo khả năng thủy phân, có thể được chia thành ba nhóm chính: mono-, di- và polysacarit.
Monosacarit- carbohydrate không bị thủy phân (không phân hủy với nước). Đổi lại, tùy thuộc vào số lượng nguyên tử carbon, monosacarit được chia thành triose (phân tử chứa ba nguyên tử carbon), tetroses (bốn nguyên tử carbon), pentose (năm), hexose (sáu), v.v..
Trong tự nhiên, monosaccharid tồn tại chủ yếu pentose Và hexose.
ĐẾN pentose ví dụ, bao gồm ribose - C 5 H 10 O 5 và deoxyribose (ribose mà nguyên tử oxy đã bị "loại bỏ") - C 5 H 10 O 4. Chúng là một phần của RNA và DNA và xác định phần đầu tiên trong tên của axit nucleic.
ĐẾN hexose có công thức phân tử chung C 6 H 12 O 6 bao gồm, ví dụ, glucose, fructose, galactose.
Disaccharide- carbohydrate bị thủy phân để tạo thành hai phân tử monosacarit, chẳng hạn như hexose. Công thức chung của phần lớn các disacarit không khó rút ra: bạn cần “cộng” hai công thức hexose và “trừ” một phân tử nước khỏi công thức thu được - C 12 H 22 O 11. Theo đó, chúng ta có thể viết phương trình thủy phân tổng quát:
Disaccharide bao gồm:
1. Sucrose(đường ăn thông thường), khi thủy phân tạo thành một phân tử glucose và một phân tử fructose. Nó được tìm thấy với số lượng lớn trong củ cải đường, mía (do đó có tên là củ cải đường hoặc đường mía), cây phong (những người tiên phong ở Canada khai thác đường phong), cọ đường, ngô, v.v.
2. mạch nha(đường mạch nha), thủy phân tạo thành hai phân tử glucose. Maltose có thể thu được bằng cách thủy phân tinh bột dưới tác dụng của các enzyme có trong mạch nha - hạt lúa mạch đã nảy mầm, sấy khô và nghiền.
3. Lactose(đường sữa), thủy phân tạo thành các phân tử glucose và galactose. Nó được tìm thấy trong sữa động vật có vú (lên tới 4-6%), có độ ngọt thấp và được sử dụng làm chất độn trong các loại thuốc và viên dược phẩm.
Vị ngọt của các mono- và disacarit khác nhau là khác nhau. Như vậy, monosaccharide ngọt nhất - fructose - ngọt hơn glucose 1,5 lần được lấy làm tiêu chuẩn. Ngược lại, Sucrose (một disaccharide) ngọt gấp 2 lần glucose và ngọt gấp 4-5 lần lactose, gần như không có vị.
Polysaccharid- tinh bột, glycogen, dextrin, cellulose, v.v. - carbohydrate bị thủy phân để tạo thành nhiều phân tử monosaccharide, thường là glucose.
Để rút ra công thức của polysaccharide, bạn cần “trừ” một phân tử nước khỏi một phân tử glucose và viết biểu thức có chỉ số n: (C 6 H 10 O 5) n, vì đó là do sự loại bỏ các phân tử nước rằng di- và polysaccharides được hình thành trong tự nhiên.
Vai trò của carbohydrate trong tự nhiên và tầm quan trọng của chúng đối với đời sống con người là vô cùng to lớn. Được hình thành trong tế bào thực vật là kết quả của quá trình quang hợp, chúng đóng vai trò là nguồn năng lượng cho tế bào động vật. Điều này chủ yếu áp dụng cho glucose.
Nhiều carbohydrate (tinh bột, glycogen, sucrose) thực hiện chức năng dự trữ, vai trò dự trữ chất dinh dưỡng.
Các axit RNA và DNA, có chứa một số carbohydrate (pentose-ribose và deoxyribose), thực hiện chức năng truyền thông tin di truyền.
Cellulose- vật liệu xây dựng của tế bào thực vật - đóng vai trò là khung cho màng tế bào này. Một loại polysacarit khác, chitin, thực hiện vai trò tương tự trong tế bào của một số động vật: nó tạo thành bộ xương bên ngoài của động vật chân đốt (động vật giáp xác), côn trùng và loài nhện.
Cuối cùng, carbohydrate đóng vai trò là nguồn dinh dưỡng của chúng ta: chúng ta tiêu thụ ngũ cốc có chứa tinh bột hoặc cho động vật ăn, trong cơ thể chúng, tinh bột được chuyển hóa thành protein và chất béo. Quần áo hợp vệ sinh nhất được làm từ cellulose hoặc các sản phẩm làm từ cellulose: cotton và lanh, sợi viscose, lụa axetat. Những ngôi nhà và đồ nội thất bằng gỗ được làm từ cùng một loại xenlulo tạo nên gỗ.
Việc sản xuất phim ảnh và phim đều dựa trên cùng một loại xenlulo. Sách, báo, thư từ, tiền giấy đều là sản phẩm của ngành giấy và bột giấy. Điều này có nghĩa là carbohydrate cung cấp cho chúng ta mọi thứ cần thiết cho cuộc sống: thức ăn, quần áo, chỗ ở.
Ngoài ra, carbohydrate còn tham gia vào việc xây dựng các protein, enzyme và hormone phức tạp. Carbohydrate cũng bao gồm các chất quan trọng như heparin (nó đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn ngừa đông máu), agar-agar (nó được lấy từ rong biển và được sử dụng trong ngành công nghiệp vi sinh và bánh kẹo - hãy nhớ đến món Bánh sữa chim nổi tiếng).
Cần phải nhấn mạnh rằng loại năng lượng duy nhất trên Trái đất (tất nhiên là ngoài năng lượng hạt nhân) là năng lượng của Mặt trời và cách duy nhất để tích lũy nó nhằm đảm bảo sự sống cho mọi sinh vật sống là quá trình quang hợp, xảy ra trong tế bào của thực vật sống và dẫn đến sự tổng hợp carbohydrate từ nước và carbon dioxide. Chính trong quá trình biến đổi này, oxy được hình thành, nếu không có oxy thì sự sống trên hành tinh của chúng ta sẽ không thể tồn tại:
Monosaccharid. Glucose
Glucose và fructose- Chất rắn kết tinh không màu. Glucose, được tìm thấy trong nước ép nho (do đó có tên là "đường nho"), cùng với fructose, được tìm thấy trong một số loại trái cây và trái cây (do đó có tên là "đường trái cây"), tạo thành một phần đáng kể của mật ong. Máu của người và động vật luôn chứa khoảng 0,1% glucose (80-120 mg trên 100 ml máu). Hầu hết trong số đó (khoảng 70%) trải qua quá trình oxy hóa chậm trong các mô với sự giải phóng năng lượng và hình thành sản phẩm cuối cùng - carbon dioxide và nước (quá trình đường phân):
Năng lượng được giải phóng trong quá trình đường phân phần lớn cung cấp cho nhu cầu năng lượng của các sinh vật sống.
Vượt quá mức glucose trong máu là 180 mg trên 100 ml máu cho thấy sự rối loạn chuyển hóa carbohydrate và phát triển một căn bệnh nguy hiểm - đái tháo đường.
Cấu trúc của phân tử glucose
Cấu trúc của phân tử glucose có thể được đánh giá dựa trên dữ liệu thực nghiệm. Nó phản ứng với axit cacboxylic tạo thành este chứa từ 1 đến 5 dư lượng axit. Nếu dung dịch glucose được thêm vào hydroxit đồng (II) mới thu được, kết tủa sẽ hòa tan và tạo thành dung dịch màu xanh sáng của hợp chất đồng, tức là xảy ra phản ứng định tính với rượu polyhydric. Vì vậy, glucose là một loại rượu polyhydric. Nếu đun nóng dung dịch thu được, kết tủa sẽ hình thành trở lại, nhưng lần này nó sẽ có màu hơi đỏ, tức là sẽ xảy ra phản ứng định tính với aldehyd. Tương tự, nếu đun nóng dung dịch glucose với dung dịch amoniac của oxit bạc, phản ứng “gương bạc” sẽ xảy ra. Do đó, glucose vừa là rượu đa chức vừa là aldehyd - rượu aldehyd. Hãy thử tìm ra công thức cấu tạo của glucose. Có sáu nguyên tử carbon trong phân tử C 6 H 12 O 6. Một nguyên tử được bao gồm trong thành phần nhóm aldehyt:
Năm nguyên tử còn lại liên kết với năm nhóm hydroxy.
Và cuối cùng, chúng tôi phân phối các nguyên tử hydro trong phân tử, có tính đến thực tế là carbon có hóa trị bốn:
Tuy nhiên, người ta đã xác định rằng trong dung dịch glucose, ngoài các phân tử tuyến tính (aldehyde), còn có các phân tử có cấu trúc tuần hoàn tạo nên glucose tinh thể. Sự biến đổi của các phân tử tuyến tính thành các phân tử tuần hoàn có thể được giải thích nếu chúng ta nhớ rằng các nguyên tử cacbon có thể quay tự do quanh các liên kết σ nằm ở một góc 109° 28′. Trong trường hợp này, nhóm aldehyd (nguyên tử cacbon thứ nhất) có thể tiếp cận nhóm hydroxyl của nguyên tử cacbon thứ năm. Đầu tiên, dưới tác dụng của nhóm hydroxy, liên kết π bị phá vỡ: một nguyên tử hydro được thêm vào nguyên tử oxy và oxy của nhóm hydroxy đã “mất” nguyên tử này sẽ khép lại chu trình:
Kết quả của sự sắp xếp lại các nguyên tử này là một phân tử tuần hoàn được hình thành. Công thức tuần hoàn không chỉ cho thấy thứ tự liên kết của các nguyên tử mà còn cả sự sắp xếp không gian của chúng. Do sự tương tác giữa nguyên tử carbon thứ nhất và thứ năm, một nhóm hydroxy mới xuất hiện ở nguyên tử thứ nhất, nhóm này có thể chiếm hai vị trí trong không gian: trên và dưới mặt phẳng của chu trình, và do đó có thể có hai dạng glucose tuần hoàn :
MỘT) dạng α của glucose- các nhóm hydroxyl ở nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai nằm ở một phía của vòng phân tử;
b) dạng β của glucose- Nhóm hydroxyl nằm ở hai phía đối diện của vòng phân tử:
Trong dung dịch glucose, ba dạng đồng phân của nó ở trạng thái cân bằng động - dạng tuần hoàn, dạng tuyến tính (aldehyde) và dạng β tuần hoàn:
Trong trạng thái cân bằng động đã được thiết lập, dạng β chiếm ưu thế (khoảng 63%), vì nó thích hợp hơn về mặt năng lượng - nó có các nhóm OH ở nguyên tử cacbon thứ nhất và thứ hai ở hai phía đối diện của chu trình. Ở dạng α (khoảng 37%), các nhóm OH trên cùng một nguyên tử carbon nằm ở một phía của mặt phẳng, do đó nó kém ổn định về mặt năng lượng hơn dạng β. Tỷ lệ dạng tuyến tính ở trạng thái cân bằng là rất nhỏ (chỉ khoảng 0,0026%).
Trạng thái cân bằng động có thể được dịch chuyển. Ví dụ, khi glucose tiếp xúc với dung dịch amoniac của oxit bạc, lượng dạng tuyến tính (aldehyde) của nó, rất nhỏ trong dung dịch, luôn được bổ sung do các dạng tuần hoàn và glucose bị oxy hóa hoàn toàn thành gluconic. axit.
Đồng phân của rượu aldehyt của glucose là rượu xeton - đường fructose:
Tính chất hóa học của glucose
Các tính chất hóa học của glucose, giống như bất kỳ chất hữu cơ nào khác, được xác định bởi cấu trúc của nó. Glucose có chức năng kép, vừa là andehit, Và rượu đa chức, do đó, nó được đặc trưng bởi các tính chất của cả rượu đa chức và aldehyd.
Phản ứng của glucose như một rượu polyhydric.
Glucose phản ứng định tính với rượu đa chức (như glycerol) với hydroxit đồng (II) mới điều chế, tạo ra dung dịch hợp chất đồng (II) màu xanh sáng.
Glucose, giống như rượu, có thể tạo thành este.
Phản ứng của glucose dưới dạng aldehyd
1. Sự oxy hóa nhóm aldehyd. Glucose, như một aldehyd, có thể bị oxy hóa thành axit (gluconic) tương ứng và tạo ra phản ứng aldehyd định tính.
Phản ứng gương bạc:
Phản ứng với Cu(OH) 2 mới thu được khi đun nóng:
Giảm nhóm aldehyd. Glucose có thể bị khử thành rượu tương ứng (sorbitol):
Phản ứng lên men
Những phản ứng này xảy ra dưới tác động của các chất xúc tác sinh học đặc biệt có tính chất protein - enzyme.
1. Lên men rượu:
từ lâu đã được con người sử dụng để sản xuất rượu etylic và đồ uống có cồn.
2. Lên men axit lactic:
tạo thành nền tảng cho hoạt động sống của vi khuẩn axit lactic và xảy ra trong quá trình làm chua sữa, ngâm bắp cải và dưa chuột cũng như ủ thức ăn xanh.\
Tính chất hóa học của glucose - tóm tắt
Polysaccharid. Tinh bột và xenlulozơ.
Tinh bột- Bột vô định hình màu trắng, không tan trong nước lạnh. Trong nước nóng nó nở ra và tạo thành dung dịch keo - hồ tinh bột.
Tinh bột có trong tế bào chất của tế bào thực vật dưới dạng hạt dinh dưỡng dự trữ. Củ khoai tây chứa khoảng 20% tinh bột, lúa mì và hạt ngô - khoảng 70% và hạt gạo - gần 80%.
Cellulose(từ tiếng Latin cellula - cell), được phân lập từ các vật liệu tự nhiên (ví dụ: bông gòn hoặc giấy lọc), là một chất dạng sợi rắn, không tan trong nước.
Cả hai loại polysacarit đều có nguồn gốc thực vật, nhưng đóng vai trò khác nhau trong tế bào thực vật: cellulose có chức năng xây dựng, cấu trúc và tinh bột có chức năng lưu trữ. Vì vậy, cellulose là thành phần thiết yếu của thành tế bào thực vật. Sợi bông chứa tới 95% cellulose, sợi lanh và sợi gai dầu - lên tới 80% và gỗ chứa khoảng 50%.
Cấu trúc của tinh bột và xenlulozơ
Thành phần của các polysaccharide này có thể được biểu thị bằng công thức chung (C6H10O5)n. Số lượng đơn vị lặp lại trong một đại phân tử tinh bột có thể thay đổi từ vài trăm đến vài nghìn. Mặt khác, cellulose có số lượng đơn vị lớn hơn đáng kể và do đó trọng lượng phân tử lên tới vài triệu.
Carbohydrate khác nhau không chỉ về trọng lượng phân tử mà còn về cấu trúc. Tinh bột được đặc trưng bởi hai loại cấu trúc phân tử: tuyến tính và phân nhánh. Các đại phân tử nhỏ hơn của phần tinh bột đó, được gọi là amyloza, có cấu trúc tuyến tính và các phân tử của một thành phần khác của tinh bột, amylopectin, có cấu trúc phân nhánh.
Trong tinh bột, tỷ lệ amyloza là 10-20% và tỷ lệ amylopectin là 80-90%. Tinh bột amyloza hòa tan trong nước nóng và amylopectin chỉ phồng lên.
Các đơn vị cấu trúc của tinh bột và xenlulo được xây dựng khác nhau. Nếu đơn vị tinh bột bao gồm dư lượng α-glucose, thì xenlulozơ là cặn β-glucose hướng đến sợi tự nhiên:
Tính chất hóa học của polysacarit
1. Sự hình thành glucose. Tinh bột và xenlulo trải qua quá trình thủy phân để tạo thành glucose khi có mặt các axit khoáng, chẳng hạn như axit sulfuric:
Trong đường tiêu hóa của động vật, tinh bột trải qua quá trình thủy phân phức tạp theo từng bước:
Cơ thể con người không thích nghi với việc tiêu hóa cellulose vì nó không có các enzym cần thiết để phá vỡ liên kết giữa các gốc β-glucose trong đại phân tử cellulose.
Chỉ có mối và động vật nhai lại (ví dụ như bò) mới có vi sinh vật trong hệ thống tiêu hóa của chúng để sản xuất ra các enzyme cần thiết cho việc này.
2. Sự hình thành este. Tinh bột có thể tạo thành este nhờ các nhóm hydroxy, nhưng những este này chưa tìm thấy ứng dụng thực tế.
Mỗi đơn vị cellulose chứa ba nhóm hydroxy rượu tự do. Do đó, công thức chung của xenlulo có thể viết như sau:
Nhờ có các nhóm hydroxy rượu này, cellulose có thể tạo thành este, được sử dụng rộng rãi.
Khi xử lý xenluloza bằng hỗn hợp axit nitric và axit sunfuric, thu được mono-, di- và trinitrocellulose, tùy thuộc vào các điều kiện:
Ứng dụng carbohydrate
Hỗn hợp mono- và dinitrocellulose được gọi là colloxylin. Dung dịch colloxylin trong hỗn hợp rượu và ete diethyl - collodion - được sử dụng trong y học để hàn gắn các vết thương nhỏ và dán băng vào da.
Khi dung dịch colloxylin và long não trong cồn khô đi thì thu được chất celluloid- một trong những loại nhựa lần đầu tiên được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày của con người (phim ảnh và phim, cũng như các mặt hàng tiêu dùng khác nhau, được làm từ nó). Dung dịch colloxylin trong dung môi hữu cơ được sử dụng làm vecni nitro. Và khi thêm thuốc nhuộm vào chúng sẽ thu được loại sơn nitro bền và thẩm mỹ, được sử dụng rộng rãi trong đời sống và công nghệ hàng ngày.
Giống như các chất hữu cơ khác có chứa nhóm nitro trong phân tử của chúng, tất cả các loại nitrocellulose đều dễ cháy. Đặc biệt nguy hiểm về mặt này trinitrocellulose- chất nổ mạnh nhất. Dưới cái tên pyroxylin, nó được sử dụng rộng rãi để sản xuất vỏ vũ khí và hoạt động nổ mìn, cũng như sản xuất bột không khói.
Với axit axetic (trong công nghiệp, chất este hóa mạnh hơn là anhydrit axetic được sử dụng cho mục đích này), người ta thu được các este (di- và tri-) tương tự của xenlulo và axit axetic, được gọi là cellulose acetate:
Cellulose acetate Nó được sử dụng để sản xuất vecni và sơn; nó cũng được dùng làm nguyên liệu thô để sản xuất tơ nhân tạo. Để làm điều này, nó được hòa tan trong axeton, và sau đó dung dịch này được đẩy qua các lỗ mỏng của khuôn (nắp kim loại có nhiều lỗ). Dòng dung dịch đang chảy được thổi bằng không khí ấm. Trong trường hợp này, axeton bay hơi nhanh chóng và axetat xenlulo khô tạo thành những sợi mỏng sáng bóng được sử dụng để làm sợi.
Tinh bột, không giống như xenlulo, tạo ra màu xanh lam khi phản ứng với iốt. Phản ứng này có tính chất định tính đối với tinh bột hoặc iốt, tùy thuộc vào sự có mặt của chất nào cần phải chứng minh.
Tài liệu tham khảo khi làm bài thi:
Bảng Mendeleev
Bảng độ hòa tan
Polysaccharides có thể là tuyến tính hoặc phân nhánh. Polysacarit tuyến tính có một đầu không khử và một đầu khử; trong các polysaccharide phân nhánh nó cũng có thể chỉ có một đầu khử, trong khi số lượng gốc monosacarit cuối cùng không khử vượt quá số nhánh 1. Ví dụ, nhờ đầu khử glycosid, polysacarit có thể gắn vào bản chất không chứa carbohydrate. đến và với giáo dục và , với giáo dục và v.v.; trong những trường hợp tương đối hiếm, người ta quan sát thấy sự hình thành các polysacarit tuần hoàn.
Ngược lại, các dư lượng hydroxy-, carboxy- và monosacarit có trong polysacarit có thể đóng vai trò là nơi gắn kết các nhóm không chứa carbohydrate, chẳng hạn như dư lượng tổ chức. và không phải tổ chức. to-t (tạo thành, v.v.), axit pyruvic (tạo thành acetal tuần hoàn), (tạo thành với axit uronic), v.v.
P olisaccharides, được tạo thành từ dư lượng của chỉ một, được gọi là. (đồng hóa); Theo bản chất của điều này, glucans, galactans, xylans, arabinans, v.v.. Tên đầy đủ của polysacarit phải chứa thông tin về abs. cấu hình của các gốc monosacarit có trong thành phần của nó, kích thước của các chu trình, vị trí của các liên kết và cấu hình của các trung tâm glycosid; theo các yêu cầu này, tên nghiêm ngặt sẽ là, ví dụ: poly(1 : 4)-b-D-glucopyranan.
P olisaccharides, được tạo thành từ dư lượng của hai hoặc nhiều hơn, được gọi là. (heteroglycan). Chúng bao gồm arabinogalactans, arabinoxylans, v.v. Những cái tên nghiêm ngặt. chất dị đường (cũng như những chất chứa nhánh hoặc một số loại liên kết) cồng kềnh và bất tiện khi sử dụng; thường sử dụng tầm thường được chấp nhận rộng rãitên (ví dụ: lamtaran,), và để mô tả các chức năng cấu trúc, người ta thường sử dụng ký hiệu viết tắt (xem thêm):
Galactomannan; a -D-galactopyrano-b -D-mannopyranan(Manp và Galp là dư lượng tương ứng trong bữa tiệc dạng thông thường)
4-O-Methylglucuronoxylan; (4-O-metyl)-a -D-glucopyran-urono-b -D-xylopyranan (Các gốc Xylp và GlcpA tương ứng và axit glucuronic ở dạng pyranose, Me = CH 3)
Axit hyaluronic, glycosaminoglucuronoglycan; 2-acet-amido-2-deoxy-b -D-glucopyrano-b -D-glucopyrano-glycan [Ac = CH 3 C(O)]
Polysaccharid trong tự nhiên chiếm phần lớn của tổ chức. in-va nằm trong Trái đất. Họ thực hiện ba kiểu sống quan trọng. hoạt động, đóng vai trò là năng lượng. dự trữ, các thành phần cấu trúc và/hoặc các chất bảo vệ.
Các polysaccharide dự trữ nổi tiếng là galactomannans và một số β-glucan. Những polysacarit này có thể bị thủy phân nhanh chóng bởi những chất có trong chúng và hàm lượng của chúng phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện tồn tại và giai đoạn phát triển.
Polysacarit cấu trúc có thể được chia thành hai loại. Loại thứ nhất bao gồm chất không hòa tan, hình thành các cấu trúc sợi và đóng vai trò là vật liệu gia cố cho thành tế bào (của thực vật bậc cao và một số loại tảo, nấm, b-D-xylan và b-D-mannans của một số loại tảo và thực vật bậc cao). Loại thứ hai bao gồm các polysaccharide tạo gel, giúp tạo độ đàn hồi cho thành tế bào và. Đại diện đặc trưng của loại polysacarit này là sunfat. () kết nối. động vật, sunfat. galactan của tảo đỏ, axit alginic và một số hemicellulose của thực vật bậc cao.
Các polysacarit bảo vệ bao gồm thực vật bậc cao (hetero-polysacarit có thành phần và cấu trúc phức tạp), được hình thành để ứng phó với thiệt hại của thực vật. , và rất nhiều. polysaccharide ngoại bào và tảo, tạo thành một lớp vỏ bảo vệ hoặc điều chỉnh các đặc tính.
Loại thứ hai là sự lắp ráp của một “đơn vị lặp lại” oligosacarit theo loại phản ứng đầu tiên và sau đó hình thành các chuỗi polyme đều đặn nghiêm ngặt đặc trưng của chuỗi polysacarit lipopolysacaritvi khuẩn gram âm hoặc đối với polysaccharides dạng nang của vi khuẩn.
Cuối cùng, các polysaccharide được tạo thành theo loại thứ nhất hoặc thứ hai có thể trải qua quá trình trùng hợp sau. các sửa đổi (loại thứ ba), bao gồm việc thay thế các nhóm hydroxyl H bằng gốc acyl (, sunfat hóa), bổ sung các gốc mono- và oligosacarit bên, và thậm chí thay đổi cấu hình của các đơn vị monosacarit riêng lẻ [theo cách này, như một kết quả là, ở C-5, tồn dư của axit L-guluronic từ axit D-mannuronic trong chế phẩm của alginate (xem), cũng như tàn dư của axit L-iduronic từ axit D-glucuronic trong chế phẩm]. Các giải pháp mới nhất thường dẫn đến vi phạm (che giấu) bản gốc. tính đều đặn của chuỗi polysaccharide và sự hình thành các cấu trúc không đều (số nhiều) hoặc khối (axit alginic).
Của cải. Hầu hết các polysaccharid đều không màu. vô định hình, phân hủy khi đun nóng. trên 200°C. Theo quy luật, các polysacarit có cấu trúc phân nhánh hoặc có tính chất đa anion do các nhóm cacboxyl hoặc sunfat khá dễ hòa tan. trong, mặc dù các trụ cao. khối lượng, trong khi các polysacarit tuyến tính có độ dài cứng ( , ) tạo thành các liên kết siêu phân tử mạnh, có trật tự, dẫn đến thực tế không có sol. V. Khoảng thời gian được biết đến. trường hợp khối polysaccharides, trong đó một số khu vực dễ bị intermol. các hiệp hội, trong khi những hiệp hội khác thì không; Dung dịch nước của các polysacarit như vậy trong những điều kiện nhất định sẽ chuyển thành (axit alginic, carrageenan,).
Polysacarit R-rime có thể được kết tủa từ dung dịch nước bằng cách trộn với org. người giữ r (ví dụ:). Giá trị R của một polysacarit cụ thể xác định phương pháp phân lập nó khỏi tự nhiên. sự vật. Vì vậy, họ thu được nó bằng cách rửa sạch tất cả các chất đi kèm bằng vật liệu phù hợp, trong khi các polysacarit khác trước tiên được chuyển sang dung dịch và sau đó được phân lập bằng các dung dịch phân đoạn, thông qua việc hình thành các phức chất không hòa tan hoặc, v.v.
Thông tin về cấu hình của các trung tâm glycosid và trình tự các gốc monosacarit có được bằng cách thực hiện phân tách một phần các polysacarit và thiết lập cấu trúc của các chất thu được. Một phương pháp phân giải phổ biến là axit một phần, nhưng nói chung nó tạo ra các hỗn hợp phức tạp với hiệu suất nhỏ. Các kết quả tốt nhất thu được với độ đặc hiệu cao hơn. ảnh hưởng đến hóa học polysaccharide. (acetolysis, HF khan) hoặc .
Một phương pháp phân mảnh độc đáo của polysaccharide là phân cắt Smith, bao gồm cả Periodate, tạo thành polyaldehyde thành polyol nhờ tác dụng của NaBH 4 và axit nhẹ, phá hủy các nhóm acetal (nhưng không phá hủy liên kết glycosid, không bị ảnh hưởng bởi Periodate). Phương pháp Smith thường cho phép thu được các mảnh polysaccharide mà các phương pháp axit hoặc enzyme thông thường không thể tiếp cận được (không thể hiện giai đoạn hình thành polyaldehyde):
Với hóa chất. phương pháp thành lập tiểu học thành công. Phổ PMR và 13 C chứa thông tin có giá trị về chức năng. thành phần của polysaccharide, vị trí của các liên kết intermonomer, kích thước chu trình của các gốc monosaccharide, cấu hình của các trung tâm glycosid và trình tự trong chuỗi; từ quang phổ của 13 C người ta có thể xác định được abs. cấu hình của các dư lượng monosacarit riêng lẻ (nếu biết cấu hình tuyệt đối của các đơn vị lân cận), cũng như thu được dữ liệu về cấu trúc thông thường của các polysacarit. Nếu biết thành phần monosacarit của một polysacarit tuyến tính thông thường, được tạo ra từ các đơn vị oligosacarit lặp lại, thì nhiệm vụ thiết lập cấu trúc hoàn chỉnh của nó từ quang phổ sẽ được giải quyết thành công bằng các chương trình máy tính thích hợp.
Polysacarit là các polyme tự nhiên của các monosacarit được liên kết bằng liên kết glycosid thành chuỗi tuyến tính hoặc phân nhánh. Tùy thuộc vào số lượng (một hoặc nhiều) đơn vị monosacarit được bao gồm trong phân tử polysacarit, người ta phân biệt được homo- và dị polysacarit. Ví dụ về homopolysacarit bao gồm inulin, amyloza và amylopectin; Heteropolysaccharides bao gồm pectin, nướu và chất nhầy. Heteropolysaccharides được quan tâm nhiều nhất khi sử dụng trong y học.
Chất pectin, hay pectin, là thành phần quan trọng của thành tế bào thực vật. Một đặc tính đặc trưng của các chất pectin dùng trong y học là khả năng tạo ra thạch khi có đường và axit. Ở dạng nguyên chất, đây là những loại bột vô định hình có màu từ trắng đến vàng, nâu hoặc xám, gần như không mùi, khó hòa tan trong nước lạnh và tạo thành dung dịch keo khi đun nóng. Pectin từ lâu đã được sử dụng rộng rãi trong dược lý và y học như là chất trợ tốt trong việc điều chế các dạng bào chế: chúng được sử dụng làm chất nhũ hóa và chất ổn định, đồng thời làm chất nền cho thuốc mỡ có chứa axit salicylic và boric.
Pectin là nguyên tắc hoạt động của một số loại thuốc, dựa trên khả năng có tác dụng cầm máu của chúng. Các dạng bào chế có chứa pectin kích thích làm lành vết thương, giảm cholesterol trong máu, ảnh hưởng đến quá trình trao đổi axit mật, có tác dụng phản vệ, giảm độc tính của kháng sinh và kéo dài thời gian tác dụng của chúng.
Hài kịchđược hình thành ở những nơi thực vật bị hư hại. Ban đầu mềm và nhớt trong không khí, cặn dần cứng lại, biến thành một khối vô định hình với nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau. Một ví dụ về kẹo cao su là cái gọi là keo anh đào, xuất hiện trong các vết nứt trên vỏ cây anh đào và cây anh đào ngọt.
Từ quan điểm hóa học, nướu là phức hợp phức tạp của các dị thể trung tính và axit. Đây là những chất không màu hoặc có màu, rắn hoặc vô định hình, thường không vị, hiếm khi ngọt hoặc đắng, không tan trong rượu và các dung môi hữu cơ khác, nhưng tan một phần hoặc hoàn toàn trong nước tạo thành dung dịch keo nhớt và dính. Do khả năng nhũ hóa và bao bọc cao, kẹo cao su được sử dụng rộng rãi trong thực hành y tế và dược phẩm để điều chế nhũ tương dầu, dung dịch bao bọc và chất thay thế máu.
chất nhờn, giống như nướu, là hỗn hợp phức tạp của các dị thể có tính axit và trung tính. Chúng khác với nướu về nguồn gốc, vị trí địa lý và một số tính chất hóa lý. Do đó, chất nhầy, không giống như nướu, được hình thành ở thực vật trong quá trình phát triển tự nhiên, không gây kích ứng (tổn thương) bên ngoài. Chất nhầy, không giống như nướu, hòa tan cao trong nước.
Trong một thời gian dài, người ta tin rằng nướu và chất nhầy được hình thành do sự thoái hóa “chất nhầy” của thành tế bào. Hiện nay người ta đã chứng minh một cách thuyết phục rằng nướu và chất nhầy là sản phẩm trao đổi chất của tế bào trong đó chức năng hình thành và bài tiết polysaccharide chiếm ưu thế.
Polysacarit do tế bào tiết ra có thể lắng đọng trên bề mặt bên trong của màng tế bào. Polysacarit do tế bào tiết ra có thể, như trong trường hợp nướu, xâm nhập vào màng tế bào và được giải phóng ra bên ngoài. Bề ngoài, điều này biểu hiện dưới dạng dịch tiết ra từ nướu.
Dịch chiết nước nhầy được điều chế từ thực vật có chứa chất nhầy (cây lanh, kẹo dẻo), được sử dụng rộng rãi trong thực hành y tế để điều trị bệnh catarrh, cũng như tổn thương bề mặt nhầy của đường tiêu hóa. Chất nhầy cũng được sử dụng để che đậy và làm giảm tác dụng kích thích của một số loại thuốc.
