Per il corpo umano, così come per gli altri esseri viventi, è necessaria energia. Senza di essa, nessun processo può aver luogo. Dopotutto, ogni reazione biochimica, ogni processo enzimatico o stadio del metabolismo ha bisogno di una fonte di energia.
Pertanto, l'importanza delle sostanze che forniscono al corpo forza per la vita è molto grande e importante. Quali sono queste sostanze? Carboidrati, proteine, grassi. La struttura di ciascuno di essi è diversa, appartengono a classi completamente diverse di composti chimici, ma una delle loro funzioni è simile: fornire al corpo l'energia necessaria per la vita. Considera un gruppo delle sostanze elencate: i carboidrati.
Classificazione dei carboidrati
La composizione e la struttura dei carboidrati sin dalla loro scoperta è stata determinata dal loro nome. Infatti, secondo le prime fonti, si credeva che si trattasse di un gruppo di composti nella cui struttura sono presenti atomi di carbonio associati alle molecole d'acqua.
Un'analisi più approfondita, così come le informazioni accumulate sulla diversità di queste sostanze, hanno permesso di dimostrare che non tutti i rappresentanti hanno solo una tale composizione. Tuttaviaquesta caratteristica è ancora una di quelle che determina la struttura dei carboidrati.
La moderna classificazione di questo gruppo di composti è la seguente:
- Monosaccaridi (ribosio, fruttosio, glucosio, ecc.).
- Oligosaccaridi (biosi, triosi).
- Polisaccaridi (amido, cellulosa).
Inoltre, tutti i carboidrati possono essere suddivisi nei seguenti due grandi gruppi:
- ripristino;
- non ricostituente.
La struttura delle molecole di carboidrati di ciascun gruppo sarà considerata in modo più dettagliato.
Monosaccaridi: caratteristiche
Questa categoria comprende tutti i carboidrati semplici che contengono un gruppo aldeidico (aldosi) o chetonico (chetosi) e non più di 10 atomi di carbonio nella struttura della catena. Se osservi il numero di atomi nella catena principale, i monosaccaridi possono essere suddivisi in:
- triosi (gliceraldeide);
- tetrosi (eritrulosio, eritrosio);
- pentosi (ribosio e desossiribosio);
- esosi (glucosio, fruttosio).
Tutti gli altri rappresentanti non sono importanti per l'organismo come quelli elencati.
Caratteristiche della struttura delle molecole
Secondo la loro struttura, le monosi possono essere presentate sia sotto forma di catena che sotto forma di carboidrati ciclici. Come succede? Il fatto è che l'atomo di carbonio centrale nel composto è un centro asimmetrico attorno al quale la molecola in soluzione è in grado di ruotare. È così che si formano gli isomeri ottici dei monosaccaridi di forma L e D. in cuila formula del glucosio, scritta sotto forma di una catena diritta, può essere afferrata mentalmente dal gruppo aldeidico (o chetone) e arrotolata in una palla. Si otterrà la formula ciclica corrispondente.
La struttura chimica dei carboidrati della serie monoz è abbastanza semplice: un certo numero di atomi di carbonio che formano una catena o un ciclo, da ciascuno dei quali gruppi ossidrile e atomi di idrogeno si trovano su un lato diverso o sullo stesso lato. Se tutte le strutture con lo stesso nome si trovano su un lato, si forma un isomero D, se sono diverse l'una dall' altra, si forma un isomero L. Se scriviamo la formula generale del rappresentante più comune dei monosaccaridi del glucosio in forma molecolare, sarà simile a: . Inoltre, questo record riflette anche la struttura del fruttosio. Dopotutto, chimicamente, questi due monosi sono isomeri strutturali. Il glucosio è un alcol aldeidico, il fruttosio è un alcol cheto.
La struttura e le proprietà dei carboidrati di un certo numero di monosaccaridi sono strettamente correlate. Infatti, per la presenza di gruppi aldeidici e chetonici nella composizione della struttura, essi appartengono ad aldeidi e chetoalcoli, che ne determinano la natura chimica e le reazioni in cui sono in grado di entrare.
Quindi, il glucosio presenta le seguenti proprietà chimiche:
1. Reazioni dovute alla presenza di un gruppo carbonile:
- ossidazione - reazione "specchio d'argento";
- con idrossido di rame (II) appena precipitato - acido aldonico;
- Gli agenti ossidanti forti sono in grado di formare acidi bibasici (aldarico), convertendo non solo l'aldeide, ma anche un gruppo ossidrile;
- recupero - convertito in alcoli poliidrici.
2. La molecola contiene anche gruppi idrossilici, che riflettono la struttura. Proprietà dei carboidrati interessate dal raggruppamento dei dati:
- capacità di alchilare - la formazione di eteri;
- acilazione - formazione di esteri;
- reazione qualitativa per idrossido di rame (II).
3. Proprietà altamente specifiche del glucosio:
- butirrico;
- alcol;
- fermentazione dell'acido lattico.
Funzioni eseguite nel corpo
La struttura e la funzione dei carboidrati delle serie monosi sono strettamente correlate. Questi ultimi consistono, innanzitutto, nella partecipazione alle reazioni biochimiche degli organismi viventi. Che ruolo giocano i monosaccaridi in questo?
- Base per la produzione di oligo- e polisaccaridi.
- I pentosi (ribosio e desossiribosio) sono le molecole più importanti coinvolte nella formazione di ATP, RNA, DNA. E loro, a loro volta, sono i principali fornitori di materiale ereditario, energia e proteine.
- La concentrazione di glucosio nel sangue umano è un vero indicatore della pressione osmotica e dei suoi cambiamenti.
Oligosaccaridi: struttura
La struttura dei carboidrati di questo gruppo è ridotta alla presenza di due (diosi) o tre (triosi) molecole di monosaccaridi nella composizione. Ci sono anche quelli che includono 4, 5 o più strutture (fino a 10), ma i più comuni sono i disaccaridi. Cioè, durante l'idrolisii composti si decompongono per formare glucosio, fruttosio, pentoso e così via. Quali composti rientrano in questa categoria? Un tipico esempio è il saccarosio (zucchero di canna comune), il lattosio (il componente principale del latte), il m altosio, il lattulosio, l'isom altosio.
La struttura chimica dei carboidrati di questa serie ha le seguenti caratteristiche:
- Formula generale delle specie molecolari: C12H22O11.
- Due residui di monosio identici o diversi nella struttura del disaccaride sono collegati tra loro mediante un ponte glicosidico. La natura di questo composto determinerà la capacità riducente dello zucchero.
- Ridurre i disaccaridi. La struttura dei carboidrati di questo tipo consiste nella formazione di un ponte glicosidico tra i gruppi ossidrile dell'aldeide e gruppi ossidrilici di diverse molecole monos. Questi includono: m altosio, lattosio e così via.
- Non riducente - tipico esempio di saccarosio - quando si forma un ponte tra gli ossidrili dei soli gruppi corrispondenti, senza la partecipazione della struttura aldeidica.
Così, la struttura dei carboidrati può essere brevemente rappresentata come una formula molecolare. Se è necessaria una struttura dettagliata dettagliata, può essere rappresentata utilizzando le proiezioni grafiche di Fisher o le formule di Haworth. Nello specifico, due monomeri ciclici (monosi) sono diversi o identici (a seconda dell'oligosaccaride), interconnessi da un ponte glicosidico. Durante la costruzione, è necessario tenere conto della capacità di ripristino per visualizzare correttamente la connessione.
Esempi di molecole disaccaridiche
Se l'attività è nella forma: "Notare le caratteristiche strutturali dei carboidrati", allora per i disaccaridi è meglio indicare prima in quali residui di monosio sono costituiti. I tipi più comuni sono:
- saccarosio - composto da alfa-glucosio e beta-fruttosio;
- m altosio - da residui di glucosio;
- cellobiosio - consiste di due residui di beta-glucosio in forma D;
- lattosio - galattosio + glucosio;
- lattulosio - galattosio + fruttosio e così via.
Poi, in base ai residui disponibili, dovrebbe essere elaborata una formula strutturale con una chiara indicazione del tipo di ponte glicosidico.
Importanza per gli organismi viventi
Anche il ruolo dei disaccaridi è molto importante, non solo la struttura è importante. Le funzioni dei carboidrati e dei grassi sono generalmente simili. La base è la componente energetica. Tuttavia, per alcuni disaccaridi individuali, dovrebbe essere dato il loro significato specifico.
- Il saccarosio è la principale fonte di glucosio nel corpo umano.
- Il lattosio si trova nel latte materno dei mammiferi, compreso fino all'8% nel latte delle donne.
- Il lattulosio è ottenuto in un laboratorio per uso medico e aggiunto ai latticini.
Qualsiasi disaccaride, trisaccaride e così via nel corpo umano e in altre creature subisce un'idrolisi istantanea per formare monosi. È questa caratteristica che sta alla base dell'uso di questa classe di carboidrati da parte degli esseri umani nella loro forma grezza e invariata (barbabietola o zucchero di canna).
Polisaccaridi: caratteristiche delle molecole
Le funzioni, la composizione e la struttura dei carboidrati di questa serie sono di grande importanza per gli organismi degli esseri viventi, così come per l'attività economica umana. Innanzitutto, dovresti capire quali carboidrati sono polisaccaridi.
Ce ne sono molti:
- amido;
- glicogeno;
- murein;
- glucomannano;
- cellulosa;
- destrina;
- galattomannano;
- muromin;
- sostanze pectiche;
- amilosio;
- chitina.
Questo non è un elenco completo, ma solo il più significativo per animali e piante. Se esegui il compito "Segna le caratteristiche strutturali dei carboidrati di un certo numero di polisaccaridi", prima di tutto dovresti prestare attenzione alla loro struttura spaziale. Si tratta di molecole molto voluminose e gigantesche, costituite da centinaia di unità monomeriche reticolate da legami chimici glicosidici. Spesso la struttura delle molecole di carboidrati polisaccaridi è una composizione a strati.
Esiste una certa classificazione di tali molecole.
- Omopolisaccaridi - sono costituiti dalle stesse unità ripetute ripetutamente di monosaccaridi. A seconda dei monosi, possono essere esosi, pentosi e così via (glucani, mannani, galattani).
- Eteropolisaccaridi - formati da diverse unità monomeriche.
I composti con una struttura spaziale lineare dovrebbero includere, ad esempio, la cellulosa. La maggior parte dei polisaccaridi ha una struttura ramificata: amido, glicogeno, chitina e così via.
Ruolo nel corpo degli esseri viventi
La struttura e le funzioni di questo gruppo di carboidrati sono strettamente legate all'attività vitale di tutte le creature. Quindi, ad esempio, le piante sotto forma di nutriente di riserva accumulano amido in diverse parti del germoglio o della radice. La principale fonte di energia per gli animali sono ancora i polisaccaridi, la cui scomposizione produce una notevole quantità di energia.
I carboidrati svolgono un ruolo molto significativo nella struttura della cellula. La copertura di molti insetti e crostacei è costituita da chitina, la mureina è un componente della parete cellulare batterica, la cellulosa è la base delle piante.
Il nutriente di riserva di origine animale sono le molecole di glicogeno, o, come viene più comunemente chiamato, grasso animale. È immagazzinato in parti separate del corpo e svolge non solo una funzione energetica, ma anche una funzione protettiva contro le influenze meccaniche.
Per la maggior parte degli organismi, la struttura dei carboidrati è di grande importanza. La biologia di ogni animale e pianta è tale da richiedere una fonte di energia costante, inesauribile. E solo loro possono dare questo, e soprattutto sotto forma di polisaccaridi. Quindi, la scomposizione completa di 1 g di carboidrati a seguito dei processi metabolici porta al rilascio di 4,1 kcal di energia! Questo è il massimo, niente più connessioni. Ecco perché i carboidrati devono essere presenti nella dieta di qualsiasi persona e animale. Le piante, invece, si prendono cura di se stesse: nel processo di fotosintesi, formano l'amido dentro di sé e lo immagazzinano.
Proprietà generali dei carboidrati
La struttura di grassi, proteine e carboidratigeneralmente simile. Dopotutto, sono tutte macromolecole. Anche alcune delle loro funzioni sono di natura comune. Si dovrebbero riassumere il ruolo e l'importanza di tutti i carboidrati nella vita della biomassa del pianeta.
- La composizione e la struttura dei carboidrati implicano il loro utilizzo come materiale da costruzione per il guscio di cellule vegetali, membrane animali e batteriche, nonché per la formazione di organelli intracellulari.
- Funzione protettiva. È caratteristico degli organismi vegetali e si manifesta nella formazione di spine, spine e così via.
- Ruolo della plastica - la formazione di molecole vitali (DNA, RNA, ATP e altri).
- Funzione del recettore. Polisaccaridi e oligosaccaridi partecipano attivamente ai trasferimenti di trasporto attraverso la membrana cellulare, "protezioni" che catturano gli effetti.
- Il ruolo energetico è il più significativo. Fornisce la massima energia per tutti i processi intracellulari, così come il lavoro dell'intero organismo nel suo insieme.
- Regolazione della pressione osmotica - il glucosio controlla questo.
- Alcuni polisaccaridi diventano un nutriente di riserva, una fonte di energia per le creature animali.
Quindi, è ovvio che la struttura dei grassi, delle proteine e dei carboidrati, le loro funzioni e il loro ruolo negli organismi dei sistemi viventi hanno un'importanza decisiva e decisiva. Queste molecole sono i creatori della vita, la preservano e la supportano.
Carboidrati con altri composti macromolecolari
Anche noto è il ruolo dei carboidrati non nella loro forma pura, ma in combinazione con altre molecole. Questi includono i più comunicome:
- glicosaminoglicani o mucopolisaccaridi;
- glicoproteine.
La struttura e le proprietà dei carboidrati di questo tipo sono piuttosto complesse, perché una varietà di gruppi funzionali sono combinati in un complesso. Il ruolo principale delle molecole di questo tipo è la partecipazione a molti processi vitali degli organismi. I rappresentanti sono: acido ialuronico, condroitin solfato, eparan, cheratan solfato e altri.
Ci sono anche complessi di polisaccaridi con altre molecole biologicamente attive. Ad esempio, glicoproteine o lipopolisaccaridi. La loro esistenza è importante nella formazione delle reazioni immunologiche dell'organismo, poiché fanno parte delle cellule del sistema linfatico.
