Көмірсулардың құрылымы мен биологиялық рөлі

Органикалық қосылыстар үшін орта есеппен 20-30 % массасын клеткалар тірі ағза. Оларға биологиялық полимерлер: белоктар, нуклеин қышқылдары, көмірсулар, сондай-ақ майлар мен бірқатар шағын молекулалардың-гормондар, пигменттер, АТФ және т. б. әр түрлі жасуша түрлерін кіреді неодинаковое саны органикалық қосылыстар. Өсімдік жасушаларында басым күрделі көмірсулар-полисахаридтер, жануарлардың көп белоктар мен майлар. Дегенмен, әр топ органикалық заттардың кез-келген түрінде жасуша орындайды ұқсас функциясы: энергиясымен қамтамасыз болып табылады құрылыс материалы.

1. Қысқаша анықтама туралы углеводах
Көмірсулар — органикалық қосылыстар қоспасынан бір немесе көптеген молекулалардың қарапайым қанттар. Молярлық массасы көмірсулар шегінде ауытқиды 100-ден 1000000 Иә (Дальтон-массасы шамамен тең массасы бір сутегі атомы). Олардың жалпы формуласын әдетте жазады түрінде Сп(Н2О)n (мұндағы n — кем дегенде үш). Алғаш рет 1844 ж. бұл термин енгізді отандық ғалымы К. Шмид (1822-1894).

Атауы «көмірсулар» пайда талдау негізінде алғашқы танымал өкілдерінің осы топтың қосылыстар. Белгілі болғандай, бұл заттар тұрады көміртегі, сутегі және оттегі, әрі арақатынасы атомдар санының сутегі және оттегі оларда осындай, сияқты және суда екі атом сутегі, бір атом оттегі. Осылайша, олардың қарастырдық ретінде қосылыс көміртек сумен. Кейіннен белгілі болғандай, көптеген көмірсулардың келмейтін осы талапқа алайда, атауы «көмірсулар» — әлі күнге дейін жалпы қабылданған. «Животной торда көмірсулар бар аспайтын мөлшерде 2-5 %. Ең бай көмірсулар өсімдік жасушалары, олардың мазмұны кейбір жағдайларда 90% — ға жетеді құрғақ массаны (мысалы, клубнях картоп, тұқым).

2. Көмірсулардың жіктелуі
Бөлінеді үш топ көмірсулар: моносахаридтер немесе жай қанттар (глюкоза, фруктоза); олигосахариды — қосылыстар тұратын 2-10 дәйектілікпен америка құрама молекулалардың қарапайым қанттар (сахароза, мальтоза); полисахаридтер қамтитын 10-нан астам молекулалардың қант (крахмал, целлюлоза).

3. Құрылымдық-функционалдық ұйымдастырудың ерекшеліктері моно — және дисахаридтердің алмасуының тұқым қуалаушылық бұзылулары: құрылысы; табиғатта таралуы; алу. сипаттамасы жекелеген өкілдерінің
Моносахаридтер — бұл кетонные немесе альдегидные көпатомды спирттердің туындылары. Атомдары көміртегі, сутегі және оттегі, олардың құрамына кіретін тұр қатынасы 1:2:1. Жалпы формуласы қарапайым қанттар — (СН2О)n. Ұзындығына байланысты көміртек қаңқасының (санын атомынан), олардың ортақ: триозы-С3, тетрозы-С4, пентозы-С5, гексозы-С6 және т. б. Сонымен қатар, қант бөліседі:

— альдозы бар құрамында альдегидную тобына, — С=О. жатады | Н глюкоза:

H H H H H
| | | | /
CH2OH — C — C — C — C — C
| | | | \\
OH OH OH OH OH

— кетозы бар құрамында кетондық топтан тұратын, — C-. Оларға, мысалы, || фруктоза жатады.

Ерітінділерде барлық қант бастап, пентоз бар циклическую нысаны; сызықтық-сол нысан бар тек триозы және тетрозы. Кезінде білім циклдік нысандары атом оттегі альдегидной тобының байланысады ковалентті байланыспен предпоследним атомом көміртек тізбегінің нәтижесінде құрылады жартылай ацеталдар (егер альдоз және полукетали (егер кетоз).

Сипаттамасы моносахаридов, жеке өкілдері
Бірі тетроз процестерінде алмасу аса маңызды эритроза. Бұл қант — аралық өнімдердің фотосинтез. Пентозы кездеседі табиғи жағдайда негізінен құрамдас бөліктері молекулалардың неғұрлым күрделі салынған заттар, мысалы, күрделі полисахаридтердің сипаттағы атауы пентозанов, сондай-ақ өсімдік камедей. Пентозы едәуір саны (10-15 %) ұсталады ағаш, соломе. Табиғатта көбінесе кездеседі арабиноза. Ол ұсталады вишневом жолдарын, желім, свекле және аравийской камедтер , оны қайдан алады. Рибоза және дезоксирибоза кеңінен ұсынылған жануарлар мен өсімдіктер әлемінде, бұл қант құрамына кіретін мономерлерді нуклеин қышқылдарының РНК және ДНК. Алады рибозу эпимеризацией арабинозы.

Ксилоза пайда болған гидролиз полисахарида ксилозана фазаға ауыстыру соломе, отрубях, ағаш, шелухе күнбағыс. Өнімдерімен әртүрлі типтегі ашыту ксилоз болып табылады сүт, сірке, лимон, янтарь және басқа да қышқылдар. Организм адам ксилоза нашар сіңіріледі. Гидролизаты бар ксилозу, өсіру үшін пайдаланылады кейбір түрлерін ашытқы, олар ретінде ақуызды көзі үшін қолданылады ауыл шаруашылығы жануарларын азықтандыру. Қалпына келтіру кезінде ксилоз алады спирт ксилит, оны пайдаланады алмастырғыш ретінде қант диабетпен ауыратындарға арналған. Кеңінен қолданады ксилит ретінде тұрақтандырғыш ылғалдылық және пластификатор (қағаз өнеркәсібі, парфюмерия өндіруде, целлофанды). Ол негізгі компоненттерінің бірі болып табылады кезде бірқатар беттік-белсенді заттар, лактар, желімдер.

Бірі гексозы ең кең таралған глюкоза, фруктоза, галактоза, олардың жалпы формуласы — С6Н12О6.

Глюкоза (жүзім қанты, декстроза) ұсталады соке жүзім және басқа да тәтті жемістер және аз мөлшерде — организмдер жануарлар мен адам. Глюкоза құрамына маңызды дисахаридтердің алмасуының тұқым қуалаушылық бұзылулары — құрағы мен жүзім сахаров. Жоғарымолекулярлы полисахаридтер, крахмал, гликоген (жануарлар крахмалы), клетчатка, толығымен салынды қалдығынан глюкоза молекулаларының бір-бірімен әр түрлі тәсілдермен. Глюкоза — бастапқы энергия көзі үшін жасушалар.

«Адамның қан глюкоза бар 0,1-0,12 %, көрсеткіштің төмендеуі туғызады бұзу тіршілік ету жүйке және бұлшық ет жасушаларының, кейде ілесе жүретін, шешім қабылдайды немесе обморочным жай-күйін. Деңгейі мазмұны қан глюкоза реттеледі күрделі механизмі жұмыс жүйке жүйесінің және ішкі секреция бездерінің. Бірі жаппай ауыр эндокриндік аурулар — қант диабеті — байланысты гипофункцией островковых аймақтар ұйқы безі. Сүйемелденеді едәуір төмендеуіне өтімділік мембраналар бұлшық ет және май жасушаларының үшін глюкоза әкеледі арттыру мазмұны қан глюкоза, сондай-ақ, зәрде.

Глюкоза медициналық мақсаттар үшін алады жолымен тазалау — қайта кристалдау — техникалық глюкоза су немесе су-спирт ерітінді. Глюкоза пайдаланылады текстильном производстве және кейбір басқа да өндірістерде ретінде аса. Медицинада таза глюкоза түрінде қолданылады ерітінділерді енгізу үшін қан кезінде бірқатар аурулардың және таблетка түрінде. Одан алады ж / С.

Галактоза бірге глюкоза құрамына кейбір гликозидтерінің және полисахаридтердің. Қалдықтары галактоза молекулаларының құрамына кіреді күрделі биополимеров — ганглиозидов, немесе гликосфинголипидов. Олар табылған жүйке түйіндерінде (ганглиях) адам және жануарлар ұсталады, сондай-ақ мата, ми, көк бауырда, эритроциттерде. Алады галактозу негізінен гидролизом сүтті қант.

Фруктоза (жеміс қанты) бос күйінде ұсталады барлық жемістер, балда. Құрамына көптеген күрделі қанттар (мысалы, қант құрағы, ол алынуы мүмкін гидролизом. Құрады қиын салынған высокомолекулярный полисахарид инулин, құрамындағы кейбір өсімдіктер. Фруктоза алады, сондай-ақ, инулин. Фруктоза — бағалы азықтық қант; ол 1,5 есе тәтті сахароза 3 есе тәтті глюкоза. Ол жақсы сіңіріледі организм. Қалпына келтіру кезінде фруктоза түзіледі сорбит және маннит. Сорбит қолданылады алмастырғыш ретінде қантты диабетпен ауыратын тамақтану; сонымен қатар, оның өндірісі үшін пайдаланады. аскорбин қышқылы (С витамині). Тотықтыру кезінде фруктоза береді винную және щавелевую қышқылы бар.

Дисахаридтер — типтік сахароподобные полисахаридтер. Бұл қатты заттар, немесе некристаллизующиеся сироптар, суда жақсы еритін. Қалай аморфные, сондай-ақ кристалды дисахаридтер әдетте плавятся кейбір температуралар аралығында және, әдетте, разложением. Дисахаридтер түзілетін реакцияның нәтижесінде конденсация арасындағы екі моносахаридами, әдетте гексозами. Арасындағы байланыс екі моносахаридами деп атайды гликозидной байланыспен. Әдетте, ол құрылады арасындағы бірінші және төртінші көміртегі атомдарынан көрші моносахаридных бірлікке (1,4-гликозидная байланыс). Бұл процесс қайталануы мүмкін бағдарлама саны, соның нәтижесінде пайда болған, үлкен молекулалар полисахаридтердің. Кейін моносахаридные бірлік соединятся бір-бірімен, олардың қалдықтары деп атайды. Осылайша мальтоза глюкозаның екі қалдығынан құралған.

Арасында дисахаридтердің алмасуының тұқым қуалаушылық бұзылулары ең кең таралған мальтоза (глюкоза + глюкоза), сүт қанты (глюкоза + галактоза), сахароза (глюкоза + фруктоза).

Жеке өкілдері дисахаридтердің алмасуының тұқым қуалаушылық бұзылулары
Мальтоза (уытты қант) формуласы С12Н22О11. Атауы пайда байланысты тәсілімен сатып алу мальтоза: оны алады крахмалдың әсері кезінде уыттың (лат. maltum — мия). Нәтижесінде гидролиз мальтоза расщепляется екі молекулалар глюкоза:

С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6

Уытты қант болып табылады аралық өнімі кезде гидролиз крахмал, ол кеңінен таралған өсімдік және жануарлар ағзалар. Уытты қант айтарлықтай кем болып табылады қарағанда, құрақ (0,6 есе бірдей концентрацияда).

Лактоза (сүт қанты). Атауы осы дисахарида байланысты туындаған оны алуға сүттен (лат. lactum — сүт). Кезінде лактоза гидролиз расщепляется глюкоза және галактозу:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6

Лактозаны алады сүттен: сиыр сүтінде оның бар 4-5,5 % — ға, әйелдер сүт — 5,5-8,4 %. Лактоза ерекшеленеді сахаров болмауына ылғал тартқыштық: ол отсыревает. Сүт қанты қолданылады фармацевтикалық препарат және тамақтандыру емшектегі балаларға арналған. Лактоза 4 немесе 5 есе кем сладка қарағанда, сахароза.

Қоспасы тең мөлшерде глюкоза және фруктоза, получающаяся нәтижесінде инверсия қант құрағы (өзгеруіне байланысты гидролиз процессі оң жақ айналу ерітіндіні сол жағы), деп аталады инвертным қантпен (инверсия айналу). Табиғи инвертным қантпен болып табылады бал, тұратын негізінен глюкоза және фруктоза.

Сахарозу алады үлкен мөлшерде. Қант қызылшасы құрамында 16-20 % сахароза, қант құрағы, — 14-26 %. Промытую қызылша уатады және аппараттарда бірнеше рет извлекают сахарозу сумен, бар температурасын шамамен 80 град. Алынған сұйықтық қамтитын басқа, сахароза, үлкен саны әр түрлі қоспалардың, өңдейді әкпен. Әк осаждает түрінде кальций тұздарының бірқатар органикалық қышқылдар, сондай-ақ ақуыз және басқа да кейбір заттар. Бөлігі әкті бұл ретте құрады отырып тростниковым қантпен еритін суық суда кальциевые сахараты, олар бұзылады өңдеумен сутегіне көміртегі.

Тұнба кальций карбонатының туғаннан сүзу, фильтрат кейін қосымша тазалау упаривают вакуумда алғанға дейін кашицеобразной массасы. Бөлініп шыққан сахароза кристалдар туғаннан көмегімен центрифуга. Сонымен алады шикі қант бар, сары түсті, маточный ерітіндіні қоңыр түсті, некристаллизующийся сироп (свекловичная сірне, немесе меласса). Қант құм тазаланады (рафинируют) алады дайын өнім.

4. Биологиялық рөлі биополимеров — полисахаридтердің
Полисахаридтер — жоғарымолекулярлы (1000000 Иә) полимерлі қосылыстар тұратын үлкен санының мономерлер — сахаров, олардың жалпы формуласы Сх(Н2О)y. Ең жиі кездесетін мономером полисахаридтердің болып табылады глюкоза кездеседі, маноза, галактоза және басқа да қант. Полисахаридтер бөлінеді:
— гомополисахариды тұратын молекулалардың моносахаридов, бір үлгідегі (мысалы, крахмал және целлюлоза ғана тұрады глюкоза);
— гетерополисахариды құрамына ретінде мономерлер кіруі мүмкін бірнеше әр түрлі қанттар (гепарин).

Егер полисахариде отырса, тек 1,4= гликозидные байланыс, біз сызықтық, неразветвленный полимер (целлюлоза); егер отырса, қалай 1,4=, және 1,6= байланыс, полимер болады разветвленным (гликоген). Қатарына неғұрлым маңызды полисахаридтердің жатады: целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин.

Целлюлоза немесе клетчатка (лат. сellula — клеточка), негізгі компонент болып табылады жасуша қабырғасының өсімдік жасушалары. Бұл сызықтық полисахарид тұратын глюкоза, америка құрама 1,4= байланыстары бар. Клетчатка 50-ден 70% — ы ағаш. Мақта білдіреді дерлік таза талшықтарды пайдалану. Талшықты зығыр және сора тұрады негізінен асты. Ең таза үлгілерімен өзегі болып табылады, тазартылған мақта, алынатын мақта, сүзгіш қағаз.

Крахмал — разветвленный полисахарид өсімдіктерден тұратын глюкоза. «Полисахариде қалдықтары глюкоза байланысты 1,4= 1,6= гликозидными байланыстары бар. Олардың расщеплении өсімдіктер алады глюкоза, қажетті процесінде олардың тіршілік. Крахмал түзіледі кезінде фотосинтезе жасыл жапырақтарда түрінде зерен. Бұл астық әсіресе оңай анықтауға микроскопе пайдалана отырып, известковую реакциясын с йодом: крахмальные астық боялады көк немесе көк-қара түс.

Жинақтау бойынша крахмальных зерен туралы айтуға болады фотосинтез қарқындылығының. Крахмал жапырақта расщепляется арналған моносахаридтер немесе олигосахариды және көшіріледі өсімдіктердің басқа да бөліктері, мысалы, түйнектер (картоп немесе астық тұқымдастардың дәнінен. Мұнда жаңадан жүреді кейінге қалдыру крахмал түрінде зерен. Ең көп крахмал мазмұны мынадай мәдениеттерде:

— күріш (дән) — 62-82 %;
— жүгері (астық) — 65-75 %;
— бидай (астық) — 57-75 %;
— картоп (түйнектер) — 12-24 %.

Тоқыма өнеркәсібі, крахмал өндіру үшін пайдаланылады загустителей бояулар. Ол қолданылады спичечной, қағаз, полиграфиялық өнеркәсіп, переплетном істе. Медицина және фармакология крахмал барады дайындау присыпок, пасталарды (қалың жақпа), сондай-ақ қажет өндіруде таблеткалар. Ұшыратпауға крахмал кислотному гидролизу алуға болады глюкоза түрінде таза кристалды препараты түрінде немесе сірне — окрашенного некристаллизующегося шәрбатты.

Жолға қойылған өндіріс түрлендірілген крахмалдар, подвергавшихся арнайы өңдеуге немесе құрамында жақсартатын олардың қасиеттері қоспалар. Өзгертілген крахмалдар кеңінен қолданылады әр түрлі өнеркәсіп салаларында.

Гликоген — разветвленный қарағанда, крахмал, полисахарид, жануарлардан алынатын тұратын глюкоза. Ол маңызды роль атқарады организмдер сияқты жануарлардың қосалқы полисахарид: барлық тіршілік процестеріне, ең алдымен, бұлшық ет жұмысы ілеседі расщеплением гликоген, отдающего сосредоточенную онда энергия. Тіндерде ағзаның бірі гликогеннің нәтижесінде бірқатар күрделі айналулар құрылуы мүмкін сүт қышқылы.

Гликоген бар барлық жануарлар ұлпаларында. Әсіресе оның көп бауырда (20% дейін) және бұлшық еттерде (4% дейін). Ол бар сондай-ақ, кейбір төменгі өсімдіктер, дрожжах мен саңырауқұлақтар, оның бөлуге болады өңдеу жолымен жануарлардың тіндерін 5-10 %-дық трихлоруксусной қышқылымен кейіннен осаждением алынған гликогеннің спиртпен. С йодом ерітінділер гликогеннің береді бояу арақ-қызыл дейін қызыл-қоңыр, тегіне гликоген жануарлар түрлерінің және басқа да жағдайлар. Бояу йодпен жоғалады қайнатқан кезде және жаңадан пайда салқындату кезінде.

Хитин, құрылымы мен функциялары өте жақын целлюлозе — бұл да құрылымдық полисахарид. Хитин кездеседі, кейбір саңырауқұлақтар, онда ол ойнайды клеткалық қабырғаларында тірек рөлі арқасында өз талшықты құрылымы, сондай-ақ кейбір жануарлардың (әсіресе буынаяқтылардың) компоненті ретінде олардың сыртқы қаңқа. Құрылысы хитина сходно құрылысымен целлюлоза, оның ұзын параллель тізбектері, сондай-ақ жинақталған түйіндер.

5. Химиялық қасиеттері көмірсулар
Барлық моносахаридтер және кейбір дисахаридтер, оның ішінде мальтоза және лактоза тобына жатады редуцирующих (қалыпқа келтірілетін) сахаров. Сахароза — нередуцирующий қант. Қалпына келтіру қабілеті сахаров байланысты у альдоз белсенділігіне альдегидной топ, кетоз — белсенділікті кетогруппы, сондай-ақ бастапқы спирт топтары. У нередуцирующих сахаров бұл топқа кіре алмайды қандай да бір реакция, өйткені мұнда олар қатысады білім гликозидной. Екі жай реакциялар редуцирующие қант — реакция Бенедикта және реакция Фелинга — негізделген қабілеті осы сахаров қалпына келтіру ион двухвалентной мыс одновалентной. Екі реакциялар пайдаланылады сілті ерітіндісі, мыс сульфаты (2) (CuSO4), ол қалпына келтіріледі дейін ерімейтін оксиді мыс (1) (Cu2O). Иондық теңдеуі: Cu2+ + e = Cu+ береді көк ерітіндісі, кірпішті-қызыл тұнба. Барлық полисахаридтер нередуцирующие.

Қорытынды
Негізгі рөлі көмірсулар байланысты олардың энергетикалық функциясы. Олардың ферментативном расщеплении және тотықтыру энергия бөлінеді, ол пайдаланылады торымен. Полисахаридтер ойнайды, негізінен, рөлі қосалқы өнімдер мен оңай мобилизируемых көздерін (мысалы, крахмал және гликоген), сондай-ақ ретінде пайдаланылады құрылыс материалдарын (целлюлоза және хитин).

Полисахаридтер ыңғайлы ретінде қосалқы заттардың бірқатар себептер бойынша: бола тұра нерастворимы суда, олар көрсетеді » тор бірде-осмостық, бірде-химиялық әсер ету, бұл өте маңызды сақтағанда олардың тірі клеткадағы: қатты, обезвоженное жағдайы полисахаридтердің арттырады пайдалы көптеген азық қорын үнемдеу есебінен олардың көлемін. Бұл ретте айтарлықтай азаяды ықтималдығы тұтыну бұл өнімдер болезнетворными бактериялар, саңырауқұлақтар және басқа да микроорганизмдермен, олар белгілі емес, мүмкін заглатывать тамаққа, ал всасывают қоректік заттар бүкіл дене беті. Қажет болған жағдайда қосалқы полисахаридтер оңай болуы мүмкін басқа нәрсеге айналдырылған қарапайым қант арқылы гидролиз. Сонымен қатар, соединяясь отырып, липидті құрамы арқылы липидпен және ақуыз, көмірсулар құрайды гликолипиды және гликопротеиды.

Әдебиеттер тізімі
1. Грин Н., Стаут У., Тейлор Д. Биология: В 3-х т. т. 1: Пер. с англ. // Под ред. Р. Сопфа. М.: Мир, 1990, 368 с.
2. Нечаев А. П. Органикалық химия: Оқулық оқушылар үшін тамақ техникум. М.: Высш. мектеп, 1988, с. 319
3. Павлов И. Ю., Вахненко Д. В., Москвичев Д. В. Биология. Пособие-репетитор жоо-на түсушілерге арналған. Ростов-на-Дону, баспасы «Феникс», 1999 ж., 576 б.
4. Лемеза Н. А., А. В. Камлюк, Лисов Н. Д. Биология емтихан вопросах и ответах. М.: Рольф, 1997, 464 с.
5. Мамонтов С. Г. Негіздері биология: Курс үшін өздігінен білім алу. М.: Просвещение, 1992, 416 б.
6. Биология для поступающих в вузы. Под ред. В. Н. Ярыгин. М.: Высш. мектебі, 1995, 478 б.
7. П. Кемп, Армс. К. биологияға Кіріспе. Пер. с англ. М.: Мир, 1998, 671 б.