3. Вуглеводи: глюкоза, сахароза, крохмаль

Поширення у природі

Вуглеводи – складні оксигеновмісні органічні сполуки. Вони являють собою досить поширені в біологічних системах речовини. До складу сухої речовини рослин входить до 80%, а до складу сухої речовини тваринного походження - до 2% вуглеводів.

Вуглеводи — це органічні сполуки, що мають загальну формулу C_n(H₂O)_m, де m,n>3.

 Класифікація

1. За здатністю до гідролізу:

- прості вуглеводи (моносахариди, монози) - не гідролізуються;

- складні вуглеводи (олігосахариди, полісахариди або поліози) – здатні гідролізуватися до простих вуглеводів:

а) олігосахариди – продукти поліконденсації невеликої кількості моносахаридів, наприклад, сахароза C₁₂H₂₂O₁₁. Звичайно термін олігосахариди застосовують до вуглеводів, що вміщують від двох до п'яти моносахаридних одиниць.

б) полісахариди – продукти поліконденсації великої кількості моносахаридів (C₆H₁₀О₅)_n, де n>1000. Прикладом полісахаридів можуть бути крохмаль, целюлоза та інші.

Класифікація моносахаридів

1. За характером розміщення карбонільної групи

- альдози - моносахариди, що вміщують альдегідну групу

- кетози - моносахариди, що вміщують кетонну групу

2. За кількістю атомів Карбогену

- тетрози, наприклад, треоза C₄H₈O₄

- пентози, наприклад, рибоза C₅H₁₀O₅

- гексози, наприклад, глюкоза, фруктоза C₆H₁₂O₆

- відомі також гептози, октози і т.д. Альдегідоспирти і кетоспирти, що вміщують ланцюги Карбогену менші за чотири атоми до вуглеводів не відносять.

Класифікація полісахаридів

1. За біологічним походженням

- полісахариди рослинного походження - крохмаль, целюлоза;

- полісахариди тваринного походження - глікоген.

 Використання:

• харчова промисловість;

• текстильна промисловість;

• виготовлення лікарських препаратів.

Глюкоза

Г люкоза має молекулярну формулу — C₆H₁₂O₆. Молекули глюкози можуть мати або лінійну, або циклічну форму. У кристалах молекули глюкоза знаходиться в одній із двох циклічних форм: або . У водному розчині між цими формами існує динамічна рівновага:

Фізичні властивості глюкози. Біла кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді.

Біологічне значення глюкози.

1. Фотосинтез. У зелених рослинах вуглеводи утворюються за рахунок каталітичної фотохімічної реакції, в якій вихідними речовинами є оксид Карбону (IV) і вода. Процес фотосинтезу є складним і протікає через багато стадій. У загальному вигляді утворення вуглеводів, наприклад, глюкози при фотосинтезі можна подати у вигляді:

Ключову роль у фотосинтезі відіграє хлорофіл, який являє собою сполуку похідну від порфіринового комплексу Магнію.

2. У мітохондріях живих організмів відбувається окиснення глюкози киснем повітря: . При цьому виділяється енергія, яка використовується для процесів життєдіяльності. Глюкоза міститься в рослинних і тваринних організмах, особливо багато її у винограді, меді, а також стиглих фруктах і ягодах, у корінні, листі та квітах рослин, у крові людини і тварин (близько 0,1 %). Глюкоза — цінна поживна речовина. Їжа людини складається приблизно на 70 % з вуглеводів.

Добування глюкози. Глюкозу добувають в основному гідролізом крохмалю або целюлози.

Хімічні властивості глюкози. Хімічні властивості глюкози зумовлені наявністю в її молекулі альдегідної групи (у лінійній формі) і п’яти гідроксильних груп. Відповідно вона виявляє властивості альдегідів і багатоатомних спиртів.

Реакції за участю альдегідної групи.

1 ) Реакція з амоніачним розчином аргентум оксиду (реакція «срібного дзеркала»):

2) Відновлення альдегідної групи:

Реакції за участю гідроксильних груп.

3) Із купрум (II) гідроксидом без нагрівання глюкоза реагує як багатоатомний спирт і дає характерне синє забарвлення.

Реакції бродіння (проходять за участю мікроорганізмів).

4) Спиртове бродіння:

5) Молочнокисле бродіння:

Ця реакція проходить при скисанні молока, квашенні капусти, силосу, у процесі роботи м’язів у результаті енергетичного обміну.

6) Маслянокисле бродіння:

Масляна кислота, що утворюється, надає неприємного смаку і запаху згірклому вершковому маслу.

Застосування глюкози. Глюкоза застосовується в медицині для приготування лікувальних препаратів, у кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення), у хімічній промисловості.