Въглехидрати - структура и разпределение на въглехидратите. Химични свойства на монозахаридите - редокс реакции, естери на монозахариди, гликозиди. Сложни въглехидрати и техните свойства. Биосинтез и метаболизъм на въглехидратите. Биологично значение на въглехидратите.
Въглехидрати - те са естествени органични вещества, съставени от атоми C, H и O. От химическа гледна точка те са хидроксиалдехиди или хидроксикетони.
В природата въглехидратите са от голямо значение:
Ø част от растителни и животински тела, клетки и тъкани
Ø градивен елемент на нуклеинова киселина (NK)
Ø енергиен източник
Ø резервни вещества в организма
В природата те се образуват от сложен биохимичен процес - фотосинтеза.
Фотосинтеза възниква първо въглехидратна глюкоза, който се трансформира в растенията главно в полизахариди нишесте и целулоза . Нишестето е вещество за съхранение, от което растението черпи енергията, необходима за жизнените процеси, целулозата е необходима на растението за растежа му.
Въглехидратите се получават в тялото на животните с растителна храна . Чрез храносмилане полизахаридите се разцепват глюкоза, която е източник на телесна енергия . Глюкозата се окислява и се превръща във вода и въглероден диоксид. Въглеродният диоксид се отделя във въздуха и енергията, отделена по време на тази реакция, се изразходва за жизнените процеси.
Отделяне на въглехидрати:
1. По брой монозахаридни единици:
а) монозахариди - те имат 3 до 9 С атоми в молекулата и при хидролиза вече не се разлагат на по-прости въглехидрати
б) олигозахариди - са съставени от 2 до 10 монозахариди и се разцепват до по-прости въглехидрати (монозахариди) при хидролиза
в) полизахариди - съдържат повече от 10 монозахаридни единици в молекулата
2. според функционалната група, която те съдържат:
а) алдози - съдържат в молекулата алдехидна група -CHO
б) кетоза - съдържат в молекулата кето група -CO-
3. по брой въглеродни атоми:
а) триози - съдържат 3С
б) тетроза - съдържат 4C
в) пентози - съдържат 5C
г) хексози - съдържат 6C
д) хептози - съдържат 7C .
Свойства на въглехидратите
Монозахариди и олигозахариди са бели кристални вещества, свободно разтворими във вода. Те имат сладък вкус, така че се наричат захари. Полизахариди те са неразтворими във вода и нямат сладък вкус. Всички въглехидрати, които имат хирален въглерод, са оптически активни вещества (хиралният въглерод има различен атом или група, прикрепен към всяка от четирите единични връзки и ние го обозначаваме със звездичка).
Значими монозахариди:
Рибоза - принадлежи към пентози, е част от NK
Глюкоза - гроздова захар
Ø бяло, сладко, кристално вещество, свободно разтворимо във вода
Ø се превръща в етанол и въглероден диоксид чрез ферментация без достъп до въздух
Ø се намира в зеленчукови сокове, плодове, мед (50%) и животинска кръв
Ø промишлено произведено чрез хидролиза на нишесте
Ø нивото на кръвната захар се показва от гликемия (при здрави хора е в диапазона от 3,3 - 5,6 mmol/l)
Ø е лесно смилаем, поради това се използва в медицината като изкуствено хранене
Фруктоза - плодова захар
Ø безцветни кристали
Ø е най-сладката от всички захари
Ø се намира в плодове и мед (50%)
Ø лесно се смила и се използва върху подслаждане на храна за диабетици
Значителни олигозахариди:
От олигозахаридите те са най-важни дизахариди . Дизахаридните молекули се образуват чрез свързване на две монозахаридни молекули чрез гликозидна връзка.
Захароза - захар от тръстика или цвекло
ОТНОСНО най-важният дизахарид, се съдържа в почти всички плодове на растенията и много растителни сокове
Ø се получава от захарно цвекло или захарна тръстика
Ø безцветните кристали преминават в кафяв карамел чрез нагряване, той е добре разтворим във вода
Ø се състои от молекула глюкоза и молекула фруктоза
Ø Използва се като подсладител в хранителната промишленост, а също в производството на захар
Малтоза - малцова захар
Ø се образува от нишестето чрез действието на ензимите в покълващите семена
Ø се състои от две молекули глюкоза
Ø не подлежи на ферментация
Ø използвани в производството на бира
Лактоза - млечна захар
Ø се съдържа в млякото на бозайници
Ø използвани за производство бебешка храна и педиатрия
Значителни полизахариди
Полизахаридите са естествени макромолекулни вещества, съставени от голям брой монозахаридни единици. Най-важните са нишесте, целулоза, гликоген . Полизахаридите не кристализират, много трудно се разтварят във вода и нямат сладък вкус.
ОТНОСНО наличност растително вещество, намира се главно в грудки и плодове
Ø има зърнеста структура
Ø индустриално произведено от картофи и зърно
Ø състои се от два компонента - амилоза - съставлява около една пета от нишестето и се разтваря в гореща вода
- амилопектин - е неразтворим във вода
Ø използвани за производство на глюкоза, етанол, прахове за прах, течни прахове, лепила, в текстилната промишленост, при нишестене на пране и др.
Ø в най-чистата си форма е в памучни влакна
Ø също се получава от дърво, лен, коноп, юта и др. .
Ø се използва за производство на хартия, прежди, лакове, пластмаси, експлозиви
Ø Чистата целулоза е памучна вата и филтърна хартия
Ø производство на целулоза
ОТНОСНО животински запас
Ø се намира главно в черния дроб
Ø ако е необходимо бързо се разгражда до глюкоза, който преминава в кръвта