hiilihydraatteja aineita kutsutaan yleisellä kaavalla C n (H 2 O) m, jossa n:llä ja m:llä voi olla eri arvot. Nimi "hiilihydraatit" kuvastaa sitä tosiasiaa, että vetyä ja happea on näiden aineiden molekyyleissä samassa suhteessa kuin vesimolekyylissä. Hiilen, vedyn ja hapen lisäksi hiilihydraattijohdannaiset voivat sisältää muita alkuaineita, kuten typpeä.

Hiilihydraatit ovat yksi solujen orgaanisten aineiden pääryhmistä. Ne ovat fotosynteesin primäärituotteita ja muiden kasvien orgaanisten aineiden biosynteesin alkutuotteita (orgaaniset hapot, alkoholit, aminohapot jne.), ja niitä löytyy myös kaikkien muiden organismien soluista. Eläinsolussa hiilihydraattipitoisuus on 1-2 %, kasvisoluissa se voi joissain tapauksissa saavuttaa 85-90 % kuiva-ainemassasta.

Hiilihydraatteja on kolme ryhmää:

• monosakkaridit tai yksinkertaiset sokerit;
• oligosakkaridit - yhdisteet, jotka koostuvat 2-10 peräkkäin yhdistetystä yksinkertaisten sokereiden molekyylistä (esimerkiksi disakkaridit, trisakkaridit jne.).
• polysakkaridit koostuvat yli 10 molekyylistä yksinkertaisia ​​sokereita tai niiden johdannaisia ​​(tärkkelys, glykogeeni, selluloosa, kitiini).

Monosakkaridit (yksinkertaiset sokerit)

Hiilirungon pituudesta (hiiliatomien lukumäärästä) riippuen monosakkaridit jaetaan triooseihin (C3), tetrooseihin (C4), pentooseihin (C5), heksooseihin (C6), heptooseihin (C7).

Monosakkaridimolekyylit ovat joko aldehydialkoholeja (aldooseja) tai ketoalkoholeja (ketooseja). Näiden aineiden kemialliset ominaisuudet määräytyvät ensisijaisesti niiden molekyylien muodostavien aldehydi- tai ketoniryhmien perusteella.

Monosakkaridit ovat erittäin vesiliukoisia, makultaan makeita.

Veteen liuotettuna monosakkaridit, alkaen pentooseista, saavat renkaan muodon.

Pentoosien ja heksoosien sykliset rakenteet ovat niiden tavanomaisia ​​muotoja: kulloinkin vain pieni osa molekyyleistä on olemassa "avoimen ketjun" muodossa. Oligo- ja polysakkaridien koostumus sisältää myös monosakkaridien syklisiä muotoja.

Sokereiden lisäksi, joissa kaikki hiiliatomit ovat sitoutuneet happiatomeihin, on osittain pelkistettyjä sokereita, joista tärkein on deoksiriboosi.

Oligosakkaridit

Hydrolyysin aikana oligosakkaridit muodostavat useita yksinkertaisten sokereiden molekyylejä. Oligosakkarideissa yksinkertaiset sokerimolekyylit yhdistetään niin sanotuilla glykosidisilla sidoksilla, jotka yhdistävät yhden molekyylin hiiliatomin hapen kautta toisen molekyylin hiiliatomiin.

Tärkeimmät oligosakkaridit ovat maltoosi (maltasokeri), laktoosi (maitosokeri) ja sakkaroosi (ruoko- tai juurikassokeri). Näitä sokereita kutsutaan myös disakkarideiksi. Ominaisuuksiensa perusteella disakkaridit ovat monosakkarideja. Ne liukenevat hyvin veteen ja niillä on makea maku.

Polysakkaridit

Nämä ovat suurimolekyylisiä (jopa 10 000 000 Da) polymeerisiä biomolekyylejä, jotka koostuvat suuresta määrästä monomeereja - yksinkertaisia ​​sokereita ja niiden johdannaisia.

Polysakkaridit voivat koostua saman tai eri tyyppisistä monosakkarideista. Ensimmäisessä tapauksessa niitä kutsutaan homopolysakkarideiksi (tärkkelys, selluloosa, kitiini jne.), toisessa - heteropolysakkarideja (hepariini). Kaikki polysakkaridit ovat veteen liukenemattomia eikä niillä ole makeaa makua. Jotkut heistä voivat turvota ja limaa.

Tärkeimmät polysakkaridit ovat seuraavat.

Selluloosa- lineaarinen polysakkaridi, joka koostuu useista suorista yhdensuuntaisista ketjuista, jotka on yhdistetty toisiinsa vetysidoksilla. Jokainen ketju muodostuu β-D-glukoositähteistä. Tämä rakenne estää veden tunkeutumisen, on erittäin repeytymätön, mikä varmistaa 26-40% selluloosaa sisältävien kasvien solukalvojen stabiilisuuden.

Selluloosa toimii ravinnoksi monille eläimille, bakteereille ja sienille. Useimmat eläimet, myös ihmiset, eivät kuitenkaan pysty sulattamaan selluloosaa, koska niiden maha-suolikanavasta puuttuu sellulaasientsyymi, joka hajottaa selluloosan glukoosiksi. Samaan aikaan selluloosakuiduilla on tärkeä rooli ravitsemuksessa, koska ne antavat ruoalle bulkkia ja karkeaa rakennetta, stimuloivat suolen motiliteettia.

tärkkelys ja glykogeeni. Nämä polysakkaridit ovat pääasiallisia glukoosin varastointimuotoja kasveissa (tärkkelys), eläimissä, ihmisissä ja sienissä (glykogeeni). Kun ne hydrolysoituvat, eliöissä muodostuu glukoosia, joka on välttämätöntä elintärkeille prosesseille.

Kitiini muodostuu β-glukoosimolekyyleistä, joissa alkoholiryhmä toisessa hiiliatomissa on korvattu typpeä sisältävällä ryhmällä NHCOCH3. Sen pitkät yhdensuuntaiset ketjut, kuten selluloosan ketjut, ovat nipussa.

Kitiini on niveljalkaisten ihon ja sienten soluseinien päärakenneosa.

Hiilihydraattien toiminnot

Energiaa. Glukoosi on pääasiallinen energianlähde, joka vapautuu elävien organismien soluissa soluhengityksen aikana (1 g hiilihydraatteja vapauttaa 17,6 kJ energiaa hapettumisen aikana).

Rakenteellinen. Selluloosa on osa kasvien solukalvoja; Kitiini on niveljalkaisten ihon ja sienten soluseinien rakennekomponentti.

Jotkut oligosakkaridit ovat osa solun sytoplasmista kalvoa (glykoproteiinien ja glykolipidien muodossa) ja muodostavat glykokaliksin.

metabolinen. Pentoosit osallistuvat nukleotidien synteesiin (riboosi on osa RNA-nukleotideja, deoksiriboosi on osa DNA-nukleotideja), joidenkin koentsyymien (esim. NAD, NADP, koentsyymi A, FAD), AMP:n synteesissä; osallistua fotosynteesiin (ribuloosidifosfaatti on CO 2:n vastaanottaja fotosynteesin pimeässä vaiheessa).

Pentoosit ja heksoosit osallistuvat polysakkaridien synteesiin; glukoosi on erityisen tärkeä tässä roolissa.

Muistaa!

Mitä aineita kutsutaan biologisiksi polymeereiksi?

Nämä ovat polymeerejä - suurimolekyylisiä yhdisteitä, jotka ovat osa eläviä organismeja. Proteiinit, jotkut hiilihydraatit, nukleiinihapot.

Mikä on hiilihydraattien merkitys luonnossa?

Fruktoosi on laajalti levinnyt luonnossa - hedelmäsokeri, joka on paljon makeampaa kuin muut sokerit. Tämä monosakkaridi antaa makean maun kasvien hedelmille ja hunajalle. Yleisin luonnossa esiintyvä disakkaridi - sakkaroosi eli ruokosokeri - koostuu glukoosista ja fruktoosista. Sitä saadaan sokeriruo'osta tai sokerijuurikkaasta. Tärkkelys kasveille ja glykogeeni eläimille ja sienille ovat ravinto- ja energiavarasto. Selluloosa ja kitiini suorittavat rakenteellisia ja suojaavia tehtäviä organismeissa. Selluloosa tai kuitu muodostaa kasvisolujen seinämät. Kokonaismassaltaan se on ensimmäinen maapallolla kaikista orgaanisista yhdisteistä. Kitiini on rakenteeltaan hyvin lähellä selluloosaa, joka muodostaa niveljalkaisten ulkoisen luuston perustan ja on osa sienten soluseinää.

Nimeä tuntemasi proteiinit. Mitä toimintoja ne suorittavat?

Hemoglobiini on veren proteiini, joka kuljettaa kaasuja veressä

Myosiini - lihasproteiini, lihasten supistuminen

Kollageeni - jänteiden, ihon, kimmoisuuden, venyvyyden proteiini

Kaseiini on maitoproteiini

Tarkista kysymyksiä ja tehtäviä

1. Mitä kemiallisia yhdisteitä kutsutaan hiilihydraatteiksi?

Tämä on laaja ryhmä luonnollisia orgaanisia yhdisteitä. Eläinsoluissa hiilihydraatit muodostavat enintään 5 % kuivamassasta, ja joissakin kasvisoluissa (esimerkiksi mukuloissa tai perunoissa) niiden pitoisuus saavuttaa 90 % kuivajäännöksestä. Hiilihydraatit jaetaan kolmeen pääluokkaan: monosakkaridit, disakkaridit ja polysakkaridit.

2. Mitä ovat mono- ja disakkaridit? Antaa esimerkkejä.

Monosakkaridit koostuvat monomeereistä, pienimolekyylisistä orgaanisista aineista. Monosakkaridit riboosi ja deoksiriboosi ovat osa nukleiinihappoja. Yleisin monosakkaridi on glukoosi. Glukoosia on kaikkien organismien soluissa ja se on yksi eläinten tärkeimmistä energianlähteistä. Jos kaksi monosakkaridia yhdistyy yhteen molekyyliin, tällaista yhdistettä kutsutaan disakkaridiksi. Yleisin disakkaridi luonnossa on sakkaroosi eli ruokosokeri.

3. Mikä yksinkertainen hiilihydraatti toimii tärkkelyksen, glykogeenin, selluloosan monomeerinä?

4. Mistä orgaanisista yhdisteistä proteiinit koostuvat?

Pitkät proteiiniketjut rakennetaan vain 20 erilaisesta aminohappotyypistä, joilla on yhteinen rakennesuunnitelma, mutta jotka eroavat toisistaan ​​radikaalin rakenteessa. Yhdistyvät aminohappomolekyylit muodostavat niin kutsuttuja peptidisidoksia. Kaksi polypeptidiketjua, jotka muodostavat haimahormoniinsuliinin, sisältävät 21 ja 30 aminohappotähdettä. Nämä ovat joitain lyhimmistä "sanoista" proteiinien "kielessä". Myoglobiini on proteiini, joka sitoo happea lihaskudoksessa ja koostuu 153 aminohaposta. Kollageeniproteiini, joka muodostaa sidekudoksen kollageenikuitujen perustan ja varmistaa sen vahvuuden, koostuu kolmesta polypeptidiketjusta, joista jokainen sisältää noin 1000 aminohappotähdettä.

5. Miten sekundääriset ja tertiääriset proteiinirakenteet muodostuvat?

Kierrettynä spiraalin muodossa proteiinilanka saa korkeamman organisoitumisen tason - toissijaisen rakenteen. Lopuksi polypeptidi kiertyy muodostaen kierteen (globulin). Tämä proteiinin tertiäärinen rakenne on sen biologisesti aktiivinen muoto, jolla on yksilöllinen spesifisyys. Useiden proteiinien tertiäärinen rakenne ei kuitenkaan ole lopullinen. Toissijainen rakenne on polypeptidiketju, joka on kierretty heliksiksi. Vahvemman vuorovaikutuksen aikaansaamiseksi sekundaarirakenteessa tapahtuu molekyylinsisäinen vuorovaikutus kierteen käänteiden välisten –S–S– sulfidisiltojen avulla. Tämä varmistaa tämän rakenteen lujuuden. Tertiäärinen rakenne on toissijainen spiraalirakenne, joka on kierretty palloiksi - tiiviiksi kokkareiksi. Nämä rakenteet tarjoavat maksimaalisen lujuuden ja suuremman määrän soluissa verrattuna muihin orgaanisiin molekyyleihin.

6. Nimeä tuntemasi proteiinien toiminnot. Miten voit selittää olemassa olevan proteiinitoimintojen monimuotoisuuden?

Yksi proteiinien päätehtävistä on entsymaattinen. Entsyymit ovat proteiineja, jotka katalysoivat kemiallisia reaktioita elävissä organismeissa. Entsymaattinen reaktio on kemiallinen reaktio, joka tapahtuu vain entsyymin läsnä ollessa. Ilman entsyymiä elävissä organismeissa ei tapahdu yhtäkään reaktiota. Entsyymien työ on tiukasti spesifistä, jokaisella entsyymillä on oma substraattinsa, jonka se pilkkoo. Entsyymi lähestyy substraattiaan kuin "avain lukkoon". Joten ureaasientsyymi säätelee urean hajoamista, amylaasientsyymi säätelee tärkkelystä ja proteaasientsyymit säätelevät proteiineja. Siksi entsyymeille käytetään ilmaisua "vaikutuksen spesifisyys".

Proteiinit suorittavat myös monia muita toimintoja organismeissa: rakenteellisia, kuljetus-, moottori-, säätely-, suojaavia-, energiatoimintoja. Proteiinien toiminnot ovat melko lukuisia, koska ne ovat elämän ilmenemismuotojen moninaisuuden taustalla. Se on osa biologisia kalvoja, ravintoaineiden, kuten hemoglobiinin, kuljetusta, lihasten toimintaa, hormonaalista toimintaa, kehon puolustusta - antigeenien ja vasta-aineiden toimintaa ja muita tärkeitä toimintoja kehossa.

7. Mitä on proteiinien denaturaatio? Mikä voi aiheuttaa denaturaatiota?

Denaturaatio on proteiinimolekyylien tertiaarisen spatiaalisen rakenteen rikkominen erilaisten fysikaalisten, kemiallisten, mekaanisten ja muiden tekijöiden vaikutuksesta. Fysikaalisia tekijöitä ovat lämpötila, säteily Kemialliset tekijät ovat minkä tahansa kemikaalien vaikutus proteiineihin: liuottimiin, happoihin, emäksiin, väkevöityihin aineisiin ja niin edelleen. Mekaaniset tekijät - ravistelu, paine, venytys, vääntyminen jne.

Ajatella! Muistaa!

1. Selitä kasvibiologian tutkimuksessa saatujen tietojen perusteella, miksi kasviorganismeissa on huomattavasti enemmän hiilihydraatteja kuin eläimissä.

Koska elämän perusta - kasvien ravitsemus on fotosynteesi, tämä on prosessi, jossa hiilihydraattien monimutkaisia ​​orgaanisia yhdisteitä muodostuu yksinkertaisemmasta epäorgaanisesta hiilidioksidista ja vedestä. Pääasiallinen hiilihydraatti, jota kasvit syntetisoivat ilmaravinnoksi, on glukoosi, se voi olla myös tärkkelystä.

2. Mitkä sairaudet voivat johtaa hiilihydraattien muuntamisen rikkomiseen ihmiskehossa?

Hiilihydraattiaineenvaihduntaa säätelevät pääasiassa hormonit ja keskushermosto. Glukokortikosteroidit (kortisoni, hydrokortisoni) hidastavat glukoosin kuljetusnopeutta kudossoluihin, insuliini nopeuttaa sitä; adrenaliini stimuloi sokerin muodostumisprosessia glykogeenista maksassa. Aivokuorella on myös tietty rooli hiilihydraattiaineenvaihdunnan säätelyssä, koska psykogeeniset tekijät lisäävät sokerin muodostumista maksassa ja aiheuttavat hyperglykemiaa.

Hiilihydraattiaineenvaihdunnan tila voidaan arvioida veren sokeripitoisuuden perusteella (normaalisti 70-120 mg%). Sokerikuormalla tämä arvo kasvaa, mutta saavuttaa sitten nopeasti normin. Hiilihydraattiaineenvaihdunnan häiriöitä esiintyy erilaisissa sairauksissa. Joten insuliinin puutteella ilmenee diabetes mellitus.

Yhden hiilihydraattiaineenvaihdunnan entsyymin - lihasfosforylaasin - toiminnan väheneminen johtaa lihasdystrofiaan.

3. Tiedetään, että jos ruokavaliossa ei ole proteiinia, vaikka ruuan kaloripitoisuus on riittävä, eläimillä kasvu pysähtyy, veren koostumus muuttuu ja muita patologisia ilmiöitä ilmenee. Mikä on syynä tällaisiin rikkomuksiin?

Elimistössä on vain 20 erilaista aminohappoa, joilla on yhteinen rakennesuunnitelma, mutta jotka eroavat toisistaan ​​radikaalin rakenteessa, ne muodostavat erilaisia ​​proteiinimolekyylejä, jos ei käytä proteiineja, esimerkiksi välttämättömiä, jotka eivät voi muodostuu elimistössä itsestään, mutta ne on nautittava ruoan kanssa. Näin ollen, jos proteiineja ei ole, monet proteiinimolekyylit eivät voi muodostua kehon sisällä eikä patologisia muutoksia voi tapahtua. Kasvua säätelee luusolujen kasvu, minkä tahansa solun perusta on proteiini; hemoglobiini on veren pääproteiini, joka varmistaa tärkeimpien kaasujen (happi, hiilidioksidi) kuljetuksen kehossa.

4. Selitä elinsiirron aikana ilmenevät vaikeudet kunkin organismin proteiinimolekyylien spesifisyyden perusteella.

Proteiinit ovat geneettistä materiaalia, koska ne sisältävät kehon DNA:n ja RNA:n rakenteen. Siten proteiineilla on geneettisiä ominaisuuksia jokaisessa organismissa, geenien tiedot on salattu niissä, tämä on vaikeus siirrettäessä vieraista (sukulaisista) organismeista, koska niillä on erilaisia ​​geenejä ja siten proteiineja.

Kaikki hiilihydraatit koostuvat yksittäisistä "yksiköistä", jotka ovat sakkarideja. Kykyllähydrolyysipäällämonomeerithiilihydraatit jakautuvatkahteen ryhmään: yksinkertainen ja monimutkainen. Hiilihydraatteja, jotka sisältävät yhden yksikön, kutsutaanmonosakkaridit, kaksi yksikköä -disakkaridit, kahdesta kymmeneen yksikköäoligosakkaridit, ja yli kymmenenpolysakkarideja.

Monosakkaridit nostaa nopeasti verensokeria ja niillä on korkea glykeeminen indeksi, joten niitä kutsutaan myös nopeiksi hiilihydraateiksi. Ne liukenevat helposti veteen ja syntetisoituvat vihreissä kasveissa.

Hiilihydraatteja, jotka koostuvat 3 tai useammasta yksiköstä, kutsutaanmonimutkainen. Monimutkaisia ​​hiilihydraatteja sisältävät ruoat lisäävät vähitellen glukoosipitoisuuttaan ja niillä on alhainen glykeeminen indeksi, minkä vuoksi niitä kutsutaan myös hitaiksi hiilihydraateiksi. Monimutkaiset hiilihydraatit ovat yksinkertaisten sokereiden (monosakkaridien) polykondensaatiotuotteita, ja toisin kuin yksinkertaiset, ne pystyvät hajoamaan hydrolyyttisessä pilkkoutumisprosessissa monomeereiksi, jolloin muodostuu satoja ja tuhansiamolekyylejämonosakkaridit.

Monosakkaridien stereoisomerismi: isomeeriglyseraldehydijossa mallia projisoitaessa tasolle asymmetrisen hiiliatomin OH-ryhmä sijaitsee oikealla puolella, sen katsotaan olevan D-glyseraldehydi ja peilikuvana L-glyseraldehydi. Kaikki monosakkaridien isomeerit jaetaan D- ja L-muotoihin sen mukaan, kuinka samankaltainen OH-ryhmän sijainti on viimeisessä asymmetrisessä hiiliatomissa lähellä CH:ta 2 OH-ryhmät (ketoosit sisältävät yhden asymmetrisen hiiliatomin vähemmän kuin aldoosit, joissa on sama määrä hiiliatomeja). Luonnollinenheksoosit – glukoosi, fruktoosi, mannoosijagalaktoosi- Stereokemiallisen konfiguraation mukaan ne luokitellaan D-sarjan yhdisteiksi.

Polysakkaridit - monimutkaisten suurimolekyylisten hiilihydraattien luokan yleisnimi,molekyylejäkoostuu kymmenistä, sadaista tai tuhansistamonomeerit – monosakkaridit. Polysakkaridien ryhmän yleisten rakenneperiaatteiden näkökulmasta on mahdollista erottaa samantyyppisistä monosakkaridiyksiköistä syntetisoidut homopolysakkaridit ja heteropolysakkaridit, joille on ominaista kahden tai useamman tyyppisten monomeeritähteiden läsnäolo.

https :// fi . wikipedia . org / wiki / Hiilihydraatit

1.6. Lipidit - nimikkeistö ja rakenne. Lipidipolymorfismi.

Lipidit - laaja joukko luonnollisia orgaanisia yhdisteitä, mukaan lukien rasvat ja rasvan kaltaiset aineet. Yksinkertaiset lipidimolekyylit koostuvat alkoholista jarasvahapot, kompleksi - alkoholista, korkean molekyylipainon rasvahapoista ja muista komponenteista.

Lipidiluokitus

Yksinkertaiset lipidit ovat lipidejä, joiden rakenteessa on hiiltä (C), vetyä (H) ja happea (O).

Monimutkaiset lipidit - Nämä ovat lipidejä, jotka sisältävät rakenteessa hiilen (C) lisäksi vetyä (H) ja happea (O) sekä muita kemiallisia alkuaineita. Useimmiten: fosfori (P), rikki (S), typpi (N).

https:// fi. wikipedia. org/ wiki/Lipidit

Kirjallisuus:

1) Cherkasova L. S., Merezhinsky M. F., Metabolism of fats and lipids, Minsk, 1961;

2) Markman A. L., Chemistry of lipids, v. 12, Tash., 1963 - 70;

3) Tyutyunnikov B. N., Chemistry of fats, M., 1966;

4) Mahler G., Kordes K., Fundamentals of Biological Chemistry, käänn. Englannista, M., 1970.

1.7. biologiset kalvot. Lipidiaggregaation muodot. Nestekidetilan käsite. Lateraalinen diffuusio ja varvastossut.

kalvot rajaavat sytoplasman ympäristöstä ja muodostavat myös ytimien, mitokondrioiden ja plastidien kalvot. Ne muodostavat labyrintin endoplasmisesta retikulumista ja litteistä pinottuista vesikkeleistä, jotka muodostavat Golgi-kompleksin. Kalvot muodostavat lysosomeja, suuria ja pieniä kasvi- ja sienisolujen tyhjiöitä, sykkiviä alkueläinvakuoleja. Kaikki nämä rakenteet ovat tiettyjä erikoisprosesseja ja syklejä varten suunniteltuja osastoja (osastoja). Siksi solun olemassaolo on mahdotonta ilman kalvoja.

Kaavio kalvon rakenteesta: a – kolmiulotteinen malli; b - tasokuva;

1 - lipidikerroksen (A) vieressä olevat proteiinit, jotka on upotettu siihen (B) tai tunkeutuvat sen läpi (C); 2 - lipidimolekyylien kerrokset; 3 - glykoproteiinit; 4 - glykolipidit; 5 - hydrofiilinen kanava, joka toimii huokosena.

Biologisten kalvojen tehtävät ovat seuraavat:

1) Rajaa solun sisältö ulkoympäristöstä ja soluelinten sisältö sytoplasmasta.

2) Tarjoaa aineiden kuljetusta soluun ja sieltä ulos, sytoplasmasta organelleihin ja päinvastoin.

3) Ne toimivat reseptoreina (vastaanottavat ja muuntavat signaaleja ympäristöstä, tunnistavat solun aineita jne.).

4) Ne ovat katalyyttejä (varmistavat lähes membraanikemialliset prosessit).

5) Osallistu energian muuntamiseen.

http:// sbio. tiedot/ sivu. php? id=15

Lateraalinen diffuusio on lipidi- ja proteiinimolekyylien kaoottista lämpöliikettä kalvon tasossa. Sivudiffusion aikana vierekkäiset lipidimolekyylit hyppäävät ympäriinsä, ja tällaisten peräkkäisten hyppyjen seurauksena paikasta toiseen molekyyli liikkuu kalvon pintaa pitkin.

Molekyylien liike solukalvon pintaa pitkin ajan t aikana määritettiin kokeellisesti fluoresoivien leimojen - fluoresoivien molekyyliryhmien - menetelmällä. Fluoresoivat leimat tekevät fluoresoivia molekyylejä, joiden liikettä solun pinnalla voidaan tutkia esimerkiksi tutkimalla mikroskoopilla tällaisten molekyylien synnyttämän fluoresoivan täplän leviämisnopeutta solun pinnalla.

varvastossu on kalvon fosfolipidimolekyylien diffuusio kalvon läpi.

Molekyylien hyppynopeus kalvon pinnalta toiselle (flip-flop) määritettiin spin-leimamenetelmällä kokeissa mallilipidikalvoilla - liposomeilla.

Jotkut fosfolipidimolekyyleistä, joista liposomeja muodostuivat, leimattiin niihin kiinnitetyillä spin-leimoilla. Liposomit altistettiin askorbiinihapolle, minkä seurauksena molekyyleistä katosivat parittomat elektronit: paramagneettisista molekyyleistä tuli diamagneettisia, mikä oli havaittavissa EPR-spektrin käyrän alla olevan alueen pienenemisellä.

Siten molekyylien hyppyjä kaksoiskerroksen pinnalta toiselle (flip-flop) tapahtuu paljon hitaammin kuin hyppyjä lateraalisen diffuusion aikana. Keskimääräinen aika fosfolipidimolekyylin flip-flopille (T ~ 1 tunti) on kymmeniä miljardeja kertoja pidempi kuin keskimääräinen aika, jonka molekyyli hyppää paikasta toiseen kalvotasossa.

Nestekidetilan käsite

Kiinteä runko voi ollakiteinen , jaamorfinen. Ensimmäisessä tapauksessa hiukkasten järjestelyssä on pitkän kantaman järjestys, joka on paljon suurempi kuin molekyylien väliset etäisyydet (kidehila). Toisessa atomien ja molekyylien järjestelyssä ei ole pitkän kantaman järjestystä.

Ero amorfisen kappaleen ja nesteen välillä ei ole pitkän kantaman järjestyksen läsnäolo tai puuttuminen, vaan hiukkasten liikkeen luonteessa. Nesteen ja kiinteän aineen molekyylit tekevät värähteleviä (joskus pyöriviä) liikkeitä tasapainoasennon ympärillä. Jonkin keskimääräisen ajan ("vakioituneen elämän aika") jälkeen molekyylit hyppäävät toiseen tasapainoasentoon. Erona on, että "laskeutumisaika" nesteessä on paljon lyhyempi kuin kiinteässä tilassa.

Lipidikaksoiskerroskalvot ovat nestemäisiä fysiologisissa olosuhteissa, fosfolipidimolekyylin "laskeutunut elinaika" kalvossa on 10 −7 – 10 −8 Kanssa.

Kalvossa olevat molekyylit eivät ole satunnaisesti järjestettyjä, vaan niiden järjestelyssä havaitaan pitkän kantaman järjestys. Fosfolipidimolekyylit ovat kaksikerroksisia, ja niiden hydrofobiset hännät ovat suunnilleen yhdensuuntaiset toistensa kanssa. Myös polaaristen hydrofiilisten päiden suunnassa on järjestys.

Fysiologista tilaa, jossa molekyylien keskinäisessä orientaatiossa ja järjestelyssä on pitkän kantaman järjestys, mutta aggregaatiotila on nestemäinen, kutsutaan ns.nestekidetila. Nestekiteitä ei voi muodostua kaikissa aineissa, vaan aineissa "pitkistä molekyyleistä" (jonkien poikittaismitat ovat pienempiä kuin pitkittäiset). Nestekiderakenteita voi olla erilaisia: nemaattinen (filamenttimainen), kun pitkät molekyylit ovat suuntautuneet rinnakkain toistensa kanssa; smektinen - molekyylit ovat yhdensuuntaisia ​​toistensa kanssa ja järjestetty kerroksiin; kolestinen - molekyylit ovat samansuuntaisia ​​toistensa kanssa samassa tasossa, mutta eri tasoissa molekyylien orientaatiot ovat erilaisia.

http:// www. nastatiedostot. fi/ esikatselu/1350293/

Kirjallisuus: PÄÄLLÄ. Lemeza, L.V. Kamlyuk, N.D. Lisov. "Biologian käsikirja yliopistoihin hakijoille."

1.8. Nukleiinihapot. Heterosykliset emäkset, nukleosidit, nukleotidit, nimikkeistö. Nukleiinihappojen spatiaalinen rakenne - DNA, RNA (tRNA, rRNA, mRNA). Ribosomit ja solun ydin. Menetelmät nukleiinihappojen primäärisen ja sekundaarisen rakenteen määrittämiseksi (sekvensointi, hybridisaatio).

Nukleiinihapot - elävien organismien fosforia sisältävät biopolymeerit, jotka tarjoavat perinnöllisen tiedon varastoinnin ja välittämisen.

Nukleiinihapot ovat biopolymeerejä. Niiden makromolekyylit koostuvat toistuvasti toistuvista yksiköistä, joita edustavat nukleotidit. Ja ne on nimetty loogisestipolynukleotidit. Yksi nukleiinihappojen pääominaisuuksista on niiden nukleotidikoostumus. Nukleotidin (nukleiinihappojen rakenneyksikön) koostumus sisältääkolme komponenttia:

– typpipitoinen emäs. Voi olla pyrimidiini tai puriini. Nukleiinihapot sisältävät 4 erityyppistä emästä: kaksi niistä kuuluu puriinien luokkaan ja kaksi pyrimidiinien luokkaan.

– loput fosforihaposta.

– Monosakkaridi - riboosi tai 2-deoksiriboosi. Nukleotidin osana oleva sokeri sisältää viisi hiiliatomia, ts. on pentoosi. Nukleotidissa olevan pentoosin tyypistä riippuen erotetaan kahden tyyppisiä nukleiinihappoja- ribonukleiinihapot (RNA), jotka sisältävät riboosia jadeoksiribonukleiinihapot (DNA), sisältää deoksiriboosia.

Nukleotidi ytimessä se on nukleosidin fosfaattiesteri.Nukleosidin koostumus Siinä on kaksi komponenttia: monosakkaridi (riboosi tai deoksiriboosi) ja typpipitoinen emäs.

http :// sbio . tiedot / sivu . php ? id =11

Typpipitoiset emäkset – heterosyklinenorgaaniset yhdisteet, johdannaisetpyrimidiinijapuriini, mukananukleiinihapot. Lyhennettynä nimityksenä käytetään isoja latinalaisia ​​kirjaimia. Typpipitoiset emäkset ovatadeniini(A)guaniini(G)sytosiini(C), jotka ovat osa sekä DNA:ta että RNA:ta.Timin(T) on vain osa DNA:ta jaurasiili(U) esiintyy vain RNA:ssa.

HIILIILIhydraatit

Hiilihydraatit ovat osa kaikkien kasvi- ja eläinorganismien soluja ja kudoksia, ja ne muodostavat massaltaan suurimman osan maapallon orgaanisesta aineesta. Hiilihydraatit muodostavat noin 80 % kasvien ja noin 20 % eläinten kuiva-aineesta. Kasvit syntetisoivat hiilihydraatteja epäorgaanisista yhdisteistä - hiilidioksidista ja vedestä (CO 2 ja H 2 O).

Hiilihydraatit jaetaan kahteen ryhmään: monosakkaridit (monoosit) ja polysakkaridit (polyoosit).

Monosakkaridit

Hiilihydraattien luokitteluun, isomeriaan, nimikkeistöön, rakenteeseen jne. liittyvän materiaalin yksityiskohtaista tutkimusta varten sinun on katsottava animaatioelokuvat "Hiilihydraatit. Geneettinen D - sarja sokereita" ja "Haworthin kaavojen rakentaminen D - galaktoosi" (tämä video on saatavilla vain CD-ROM ). Näihin elokuviin liittyvät tekstit on siirretty kokonaisuudessaan tähän alaosioon ja seuraavat alla.

Hiilihydraatit. Geneettinen D-sarjan sokereita

"Hiilihydraatit ovat laajalle levinneitä luonnossa ja suorittavat erilaisia ​​tärkeitä tehtäviä elävissä organismeissa. Ne toimittavat energiaa biologisiin prosesseihin ja ovat myös lähtöaineena muiden elimistön väli- tai loppuaineenvaihduntatuotteiden synteesille. Hiilihydraatilla on yleinen kaava Cn (H20) m josta näiden luonnonyhdisteiden nimi on peräisin.

Hiilihydraatit jaetaan yksinkertaisiin sokereihin tai monosakkarideihin ja näiden yksinkertaisten sokereiden tai polysakkarideihin polymeereihin. Polysakkarideista tulisi erottaa oligosakkaridien ryhmä, joka sisältää 2 - 10 monosakkariditähdettä molekyylissä. Näitä ovat erityisesti disakkaridit.

Monosakkaridit ovat heterofunktionaalisia yhdisteitä. Niiden molekyylit sisältävät samanaikaisesti sekä karbonyyliä (aldehydi tai ketoni) että useita hydroksyyliryhmiä, ts. monosakkaridit ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä - polyhydroksialdehydejä ja polyhydroksiketoneja. Tästä riippuen monosakkaridit jaetaan aldooseihin (monosakkaridi sisältää aldehydiryhmän) ja ketooseihin (sisältää ketoryhmän). Esimerkiksi glukoosi on aldoosi ja fruktoosi on ketoosi.

(glukoosi (aldoosi))(fruktoosi (ketoosi))

Molekyylissä olevien hiiliatomien lukumäärästä riippuen monosakkaridia kutsutaan tetroosiksi, pentoosiksi, heksoosiksi jne. Jos yhdistämme kaksi viimeistä luokitustyyppiä, glukoosi on aldoheksoosi ja fruktoosi on ketoheksoosi. Useimmat luonnossa esiintyvät monosakkaridit ovat pentooseja ja heksooseja.

Monosakkaridit on kuvattu Fisherin projektiokaavojen muodossa, ts. hiiliatomien tetraedrimallin projektion muodossa piirustuksen tasolle. Niiden hiiliketju on kirjoitettu pystysuoraan. Aldooseissa aldehydiryhmä on sijoitettu yläosaan, ketoosiin primaarinen alkoholiryhmä karbonyyliryhmän viereen. Vetyatomi ja hydroksyyliryhmä asymmetrisessä hiiliatomissa sijoitetaan vaakasuoralle viivalle. Epäsymmetrinen hiiliatomi sijaitsee tuloksena syntyvässä kahden suoran viivan ristissä, eikä sitä osoita symbolilla. Yläosassa sijaitsevista ryhmistä alkaa hiiliketjun numerointi. (Määritellään epäsymmetrinen hiiliatomi: se on hiiliatomi, joka on sitoutunut neljään eri atomiin tai ryhmään.)

Absoluuttisen konfiguraation muodostaminen, ts. substituenttien todellinen järjestely epäsymmetrisessä hiiliatomissa avaruudessa on erittäin työläs, ja jonkin aikaa se oli jopa mahdoton tehtävä. On mahdollista karakterisoida yhdisteitä vertaamalla niiden konfiguraatioita vertailuyhdisteiden konfiguraatioihin, so. määrittää suhteelliset kokoonpanot.

Monosakkaridien suhteellinen konfiguraatio määräytyy konfiguraatiostandardilla - glyseraldehydillä, jolle viime vuosisadan lopussa määrättiin mielivaltaisesti tiettyjä konfiguraatioita, jotka nimettiin D- ja L - glyseraldehydit. Karbonyyliryhmästä kauimpana olevan monosakkaridin asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatiota verrataan niiden asymmetristen hiiliatomien konfiguraatioon. Pentooseissa tämä atomi on neljäs hiiliatomi ( Alkaen 4 ), heksoosissa - viides ( 5 alkaen ), eli toiseksi viimeinen hiiliatomien ketjussa. Jos näiden hiiliatomien konfiguraatio on sama kuin konfiguraatio D - glyseraldehydimonosakkaridi kuuluu D - rivissä. Ja päinvastoin, jos se vastaa kokoonpanoa L - glyseraldehydi katsoa, ​​että monosakkaridi kuuluu L - rivi. Symboli D tarkoittaa, että hydroksyyliryhmä vastaavassa epäsymmetrisessä hiiliatomissa Fischer-projektiossa sijaitsee pystysuoran viivan oikealla puolella, ja symboli L - että hydroksyyliryhmä sijaitsee vasemmalla.

Geneettinen D-sarjan sokereita

Aldoosin esi-isä on glyseraldehydi. Harkitse sokereiden geneettistä suhdetta D - rivi D:llä - glyseraldehydi.

Orgaanisessa kemiassa on menetelmä monosakkaridien hiiliketjun lisäämiseksi lisäämällä peräkkäin ryhmä

N–

minä FROM minä

-HÄN

karbonyyliryhmän ja viereisen hiiliatomin välillä. Tämän ryhmän liittäminen molekyyliin D - glyseraldehydi johtaa kahteen diastereomeeriseen tetroosiin - D - erythrosis ja D - Treose. Tämä johtuu siitä, että monosakkaridiketjuun lisätty uusi hiiliatomi tulee epäsymmetriseksi. Samasta syystä jokainen saatu tetroosi ja sitten pentoosi, kun niiden molekyyliin lisätään yksi hiiliatomi, antaa myös kaksi diastereomeeristä sokeria. Diastereomeerit ovat stereoisomeerejä, jotka eroavat yhden tai useamman asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatiosta.

Näin saadaan D - sarja sokereita D:stä - glyseraldehydi. Kuten voidaan nähdä, kaikki edellä mainitun sarjan jäsenet on hankittu D - glyseraldehydi, säilytti epäsymmetrisen hiiliatominsa. Tämä on viimeinen epäsymmetrinen hiiliatomi esitettyjen monosakkaridien hiiliatomien ketjussa.

Jokainen aldoosi D -numero vastaa stereoisomeeriä L - sarja, jonka molekyylit liittyvät toisiinsa objektina ja yhteensopimattomana peilikuvana. Tällaisia ​​stereoisomeerejä kutsutaan enantiomeereiksi.

Johtopäätöksenä on huomattava, että yllä oleva aldoheksoosisarja ei rajoitu esitettyihin neljään. Kuten yllä näkyy, alkaen D - riboosi ja D - ksyloosi, voit saada kaksi paria lisää diastereomeerisiä sokereita. Keskityimme kuitenkin vain aldoheksoosiin, jotka ovat yleisimpiä luonnossa.

Haworthin kaavojen rakentaminen D-galaktoosille

"Samaan aikaan kun orgaaniseen kemiaan otettiin käyttöön käsite glukoosin ja muiden monosakkaridien rakenteesta polyhydroksialdehydeinä tai polyhydroksiketoneina, joita kuvataan avoimen ketjun kaavoilla, hiilihydraattien kemiaan alkoi kertyä tosiasioita, joita oli vaikea selittää tällaisten rakenteiden näkökulmasta. Kävi ilmi, että glukoosi ja muut monosakkaridit esiintyvät syklisten hemiasetaalien muodossa, jotka muodostuvat vastaavien funktionaalisten ryhmien molekyylinsisäisen reaktion seurauksena.

Tavalliset hemiasetaalit muodostuvat kahden yhdisteen - aldehydin ja alkoholin - molekyylien vuorovaikutuksesta. Reaktion aikana karbonyyliryhmän kaksoissidos katkeaa, katkeamiskohtaan lisätään siihen hydroksyylin vetyatomi ja loppuosa alkoholista. Sykliset hemiasetaalit muodostuvat saman yhdisteen - monosakkaridin - molekyyliin kuuluvien samanlaisten funktionaalisten ryhmien vuorovaikutuksesta. Reaktio etenee samaan suuntaan: karbonyyliryhmän kaksoissidos katkeaa, hydroksyylin vetyatomi lisätään karbonyylihappeen ja muodostuu sykli karbonyylin ja hapen hiiliatomien sitoutumisesta. hydroksyyliryhmät.

Stabiilit puoliasetaalit muodostuvat neljännen ja viidennen hiiliatomin hydroksyyliryhmistä. Tuloksena saatuja viisi- ja kuusijäsenisiä renkaita kutsutaan monosakkaridien furanoosi- ja pyranoosimuodoiksi, vastaavasti. Nämä nimet tulevat viisi- ja kuusijäsenisten heterosyklisten yhdisteiden nimistä, joiden syklissä on happiatomi - furaani ja pyraani.

Monosakkarideja, joilla on syklinen muoto, edustavat kätevästi Haworthin lupaavat kaavat. Ne ovat idealisoituja tasomaisia ​​viisi- ja kuusijäsenisiä renkaita, joissa on happiatomi renkaassa, mikä mahdollistaa kaikkien substituenttien keskinäisen järjestelyn renkaan tasoon nähden.

Harkitse Haworthin kaavojen rakentamista esimerkin avulla D - galaktoosi.

Haworthin kaavojen muodostamiseksi on ensin tarpeen numeroida monosakkaridin hiiliatomit Fisher-projektiossa ja kääntää sitä oikealle niin, että hiiliatomien ketju ottaa vaaka-asennon. Sitten vasemmalla olevassa projektiokaavassa sijaitsevat atomit ja ryhmät ovat yläosassa ja oikealla - vaakaviivan alapuolella ja edelleen siirtymällä syklisiin kaavoihin - syklin tason ylä- ja alapuolella, vastaavasti. . Todellisuudessa monosakkaridin hiiliketju ei sijaitse suorassa linjassa, vaan ottaa kaarevan muodon avaruudessa. Kuten voidaan nähdä, hydroksyyli viidennessä hiiliatomissa on merkittävästi poistettu aldehydiryhmästä; sijaitsee epäsuotuisassa asennossa renkaan sulkemiselle. Funktionaalisten ryhmien lähentämiseksi osa molekyylistä pyöritetään valenssiakselin ympäri, joka yhdistää neljännen ja viidennen hiiliatomin vastapäivään yhden valenssikulman verran. Tämän pyörimisen seurauksena viidennen hiiliatomin hydroksyyli lähestyy aldehydiryhmää, kun taas kaksi muuta substituenttia myös vaihtavat asemaansa - erityisesti CH2OH-ryhmä sijaitsee hiiliatomien ketjun yläpuolella. Samaan aikaan aldehydiryhmä pyörimisestä johtuen s - sidos ensimmäisen ja toisen hiiliatomin välillä lähestyy hydroksyyliä. Lähestyneet funktionaaliset ryhmät ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa yllä olevan kaavion mukaisesti, mikä johtaa kuusijäsenisen pyranoosirenkaan sisältävän hemiasetaalin muodostumiseen.

Syntynyttä hydroksyyliryhmää kutsutaan glykosidiryhmäksi. Syklisen hemiasetaalin muodostuminen johtaa uuden epäsymmetrisen hiiliatomin, jota kutsutaan anomeeriksi, ilmaantumiseen. Tämän seurauksena muodostuu kaksi diastereomeeriä - a- ja b - anomeerit, jotka eroavat vain ensimmäisen hiiliatomin konfiguraatiosta.

Anomeerisen hiiliatomin erilaiset konfiguraatiot johtuvat siitä, että aldehydiryhmä, jolla on tasomainen konfiguraatio, johtuu pyörimisestä s - kaistan väliset yhteydet Ensimmäisellä ja toisella hiiliatomilla tarkoitetaan hyökkäävää reagenssia (hydroksyyliryhmää) sekä tason toisella että vastakkaisella puolella. Hydroksyyliryhmä hyökkää sitten karbonyyliryhmää vastaan ​​kaksoissidoksen kummaltakin puolelta, mikä johtaa hemiasetaaleihin, joilla on erilaiset ensimmäisen hiiliatomin konfiguraatiot. Toisin sanoen tärkein syy samanaikaiseen muodostumiseen a- ja b -anomeerit piilevät käsitellyn reaktion ei-stereoselektiivisyydessä.

a - anomeeri, anomeerisen keskuksen konfiguraatio on sama kuin viimeisen asymmetrisen hiiliatomin konfiguraatio, joka määrittää kuulumisen D - ja L - peräkkäin, ja b - anomeeri - vastakohta. Aldopentoosissa ja aldoheksoosissa D - sarja Haworthin kaavoissa glykosidinen hydroksyyliryhmä y a - anomeeri sijaitsee koneen alla, ja y b - anomeerit - syklin tason yläpuolella.

Vastaavien sääntöjen mukaan siirtyminen Haworthin furanoosimuotoihin suoritetaan. Ainoa ero on, että neljännen hiiliatomin hydroksyyli on osallisena reaktiossa ja funktionaalisten ryhmien konvergenssia varten on välttämätöntä pyörittää osaa molekyylistä ympäri. s - sidokset kolmannen ja neljännen hiiliatomin välillä ja myötäpäivään, minkä seurauksena viides ja kuudes hiiliatomi sijaitsevat syklin tason alla.

Monosakkaridien syklisten muotojen nimet sisältävät viitteitä anomeerisen keskuksen konfiguraatiosta ( a - tai b -), monosakkaridin ja sen sarjan nimi ( D- tai L -) ja syklin koko (furanoosi tai pyranoosi). Esimerkiksi a, D - galaktopyranoosi tai b, D - galaktofuranoosi."

Kuitti

Glukoosia esiintyy luonnossa pääasiassa vapaassa muodossa. Se on myös monien polysakkaridien rakenneyksikkö. Muut vapaassa tilassa olevat monosakkaridit ovat harvinaisia ​​ja tunnetaan pääasiassa oligo- ja polysakkaridien komponentteina. Luonnossa glukoosia saadaan fotosynteesireaktion seurauksena:

6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukoosi) + 6O 2

Venäläinen kemisti G.E. Kirchhoff sai glukoosia ensimmäisen kerran vuonna 1811 tärkkelyksen hydrolyysin aikana. Myöhemmin A. M. Butlerov ehdotti monosakkaridien synteesiä formaldehydistä emäksisessä väliaineessa.

Teollisuudessa glukoosia saadaan hydrolysoimalla tärkkelystä rikkihapon läsnä ollessa.

(C 6 H 10 O 5) n (tärkkelys) + nH 2 O -- H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukoosi)

Fyysiset ominaisuudet

Monosakkaridit ovat kiinteitä aineita, liukenevat helposti veteen, huonosti alkoholiin ja täysin liukenemattomia eetteriin. Vesiliuokset ovat neutraaleja lakmukseen nähden. Useimmilla monosakkarideilla on makea maku, mutta vähemmän kuin juurikassokerilla.

Kemiallisia ominaisuuksia

Monosakkarideilla on alkoholien ja karbonyyliyhdisteiden ominaisuuksia.

minä Reaktiot karbonyyliryhmässä

1. Hapetus.

a) Kuten kaikkien aldehydien kohdalla, monosakkaridien hapettuminen johtaa vastaaviin happoihin. Joten kun glukoosi hapetetaan hopeahydroksidin ammoniakkiliuoksella, muodostuu glukonihappoa ("hopeapeilireaktio").

b) Monosakkaridien reaktio kuparihydroksidin kanssa kuumennettaessa johtaa myös aldonihappoihin.

c) Vahvemmat hapettimet hapettavat aldehydiryhmän lisäksi myös primaarisen alkoholiryhmän karboksyyliryhmäksi, mikä johtaa kaksiemäksisiin sokeri- (aldariini)happoihin. Tyypillisesti tähän hapetukseen käytetään väkevää typpihappoa.

2. Toipuminen.

Sokereiden pelkistyminen johtaa moniarvoisiin alkoholeihin. Vetyä nikkelin läsnä ollessa, litiumalumiinihydridiä jne. käytetään pelkistimenä.

3. Huolimatta monosakkaridien kemiallisten ominaisuuksien samankaltaisuudesta aldehydien kanssa, glukoosi ei reagoi natriumhydrosulfiitin kanssa ( NaHS03).

II. Reaktiot hydroksyyliryhmiin

Monosakkaridien hydroksyyliryhmien reaktiot suoritetaan pääsääntöisesti hemiasetaalisessa (syklisessä) muodossa.

1. Alkylointi (eetterien muodostus).

Metyylialkoholin vaikutuksesta kaasumaisen kloorivedyn läsnäollessa glykosidisen hydroksyylin vetyatomi korvataan metyyliryhmällä.

Käytettäessä vahvempia alkyloivia aineita, esim esimerkiksi , metyylijodidi tai dimetyylisulfaatti, tällainen muutos vaikuttaa kaikkiin monosakkaridin hydroksyyliryhmiin.

2. Asylointi (estereiden muodostus).

Kun etikkahappoanhydridi vaikuttaa glukoosiin, muodostuu esteri - pentaasetyyliglukoosi.

3. Kuten kaikki moniarvoiset alkoholit, glukoosi kuparihydroksidin kanssa ( II ) antaa voimakkaan sinisen värin (laadullinen reaktio).

III. Erityiset reaktiot

Edellä mainittujen lisäksi glukoosille on tunnusomaista myös tietyt ominaisuudet - käymisprosessit. Fermentaatio on sokerimolekyylien hajoamista entsyymien (entsyymien) vaikutuksesta. Sokerit, joissa on kolme hiiliatomia, fermentoidaan. Käymistyyppejä on monia, joista tunnetuimmat ovat seuraavat:

a) alkoholikäyminen

C 6 H 12 O 6 ® 2CH 3 -CH 2 OH (etyylialkoholi) + 2CO 2

b) maitohappokäyminen

c) voipitoinen käyminen

C6H12O6® CH3-CH2-CH2-COOH(voihappo) + 2 H2 + 2CO 2

Mainituilla mikro-organismien aiheuttamilla fermentaatiotyypeillä on laaja käytännön merkitys. Esimerkiksi alkoholi - etyylialkoholin tuotantoon, viininvalmistukseen, panimoon jne., ja maitohappo - maitohapon ja fermentoitujen maitotuotteiden tuotantoon.

disakkarideja

Disakkaridit (bioosit) muodostavat hydrolysoituessaan kaksi identtistä tai erilaista monosakkaridia. Disakkaridien rakenteen selvittämiseksi on tiedettävä: mistä monosakkarideista se on rakennettu, mikä on näiden monosakkaridien anomeerikeskusten konfiguraatio ( a - tai b -), mitkä ovat renkaan koot (furanoosi tai pyranoosi) ja joiden hydroksyylien osallistuessa kaksi monosakkaridimolekyyliä on kytketty toisiinsa.

Disakkaridit jaetaan kahteen ryhmään: pelkistävät ja ei-pelkistävät.

Pelkistäviä disakkarideja ovat erityisesti maltaan sisältämä maltoosi (mallassokeri), ts. itäneet ja sitten kuivatut ja murskatut viljanjyvät.

(maltoosi)

Maltoosi koostuu kahdesta jäännöksestä D - glukopyranoosit, joita yhdistää (1-4) -glykosidinen sidos, ts. yhden molekyylin glykosidinen hydroksyyli ja toisen monosakkaridimolekyylin neljännen hiiliatomin alkoholihydroksyyli osallistuvat eetterisidoksen muodostumiseen. Anomeerinen hiiliatomi ( Alkaen 1 ) osallistumalla tämän joukkovelkakirjalainan muodostamiseen a - konfiguraatio, ja anomeeriatomilla, jossa on vapaa glykosidinen hydroksyyli (merkitty punaisella), voi olla molemmat a - (a - maltoosi) ja b - konfiguraatio (b - maltoosi).

Maltoosi on valkoinen kide, joka liukenee hyvin veteen, maultaan makea, mutta paljon vähemmän kuin sokeri (sakkaroosi).

Kuten voidaan nähdä, maltoosi sisältää vapaata glykosidista hydroksyyliä, jonka seurauksena kyky avata rengas ja siirtyä aldehydimuotoon säilyy. Tässä suhteessa maltoosi pystyy osallistumaan aldehydeille ominaisiin reaktioihin ja erityisesti antamaan "hopeapeili"-reaktion, joten sitä kutsutaan pelkistäväksi disakkaridiksi. Lisäksi maltoosi osallistuu moniin monosakkarideille ominaisiin reaktioihin, esimerkiksi , muodostaa eettereitä ja estereitä (katso monosakkaridien kemialliset ominaisuudet).

Ei-pelkistäviä disakkarideja ovat sakkaroosi (juurikas tai ruokosokeri). Sitä löytyy sokeriruo'osta, sokerijuurikkaasta (jopa 28 % kuiva-aineesta), kasvimehut ja hedelmät. Sakkaroosimolekyyli koostuu a, D - glukopyranoosi ja b, D - fruktofuranoosit.

(sakkaroosi)

Toisin kuin maltoosi, glykosidinen sidos (1-2) monosakkaridien välille muodostuu molempien molekyylien glykosidisten hydroksyylien kustannuksella, eli vapaata glykosidista hydroksyyliä ei ole. Tämän seurauksena sakkaroosilla ei ole pelkistyskykyä, se ei anna "hopeapeilireaktiota", joten sitä kutsutaan ei-pelkistävissä disakkarideiksi.

Sakkaroosi on valkoinen kiteinen aine, maultaan makea, hyvin veteen liukeneva.

Sakkaroosille on ominaista reaktiot hydroksyyliryhmissä. Kuten kaikki disakkaridit, sakkaroosi muunnetaan happamalla tai entsymaattisella hydrolyysillä monosakkarideiksi, joista se koostuu.

Polysakkaridit

Tärkeimmät polysakkaridit ovat tärkkelys ja selluloosa (kuitu). Ne on rakennettu glukoosijäämistä. Näiden polysakkaridien yleinen kaava ( C6H10O5n . Glykosidi (C1-atomissa) ja alkoholi (C4-atomissa) hydroksyylit osallistuvat yleensä polysakkaridimolekyylien muodostumiseen, ts. muodostuu (1-4)-glykosidisidos.

Tärkkelys

Tärkkelys on kahden polysakkaridin seos, joka on rakennettu a, D - glukopyranoosilinkit: amyloosi (10-20 %) ja amylopektiini (80-90 %). Tärkkelystä muodostuu kasveissa fotosynteesin aikana ja se kerääntyy "varahiilihydraattina" juuriin, mukuloihin ja siemeniin. Esimerkiksi riisin, vehnän, rukiin ja muiden viljojen jyvät sisältävät 60-80% tärkkelystä, perunan mukulat - 15-20%. Vastaava rooli eläinmaailmassa on polysakkaridi glykogeenillä, joka "varastoituu" pääasiassa maksaan.

Tärkkelys on valkoinen jauhe, joka koostuu pienistä rakeista, liukenematon kylmään veteen. Kun tärkkelystä käsitellään lämpimällä vedellä, on mahdollista eristää kaksi fraktiota: lämpimään veteen liukeneva jae, joka koostuu amyloosipolysakkaridista, ja fraktio, joka vain turpoaa lämpimässä vedessä tahnaksi ja koostuu amylopektiinipolysakkaridista.

Amyloosilla on lineaarinen rakenne, a, D - glukopyranoositähteet on kytketty (1–4)-glykosidisidoksilla. Amyloosin (ja tärkkelyksen yleensä) alkuainesolu esitetään seuraavasti:

Amylopektiinimolekyyli on rakennettu samalla tavalla, mutta sen ketjussa on haaroittumista, mikä luo avaruudellisen rakenteen. Haaroittumispisteissä monosakkaridijäännökset on liitetty (1–6)-glykosidisidoksilla. Haaroituspisteiden välissä on yleensä 20-25 glukoosijäännöstä.

(amylopektiini)

Tärkkelys hydrolysoituu helposti: kun sitä kuumennetaan rikkihapon läsnäollessa, muodostuu glukoosia.

(C 6 H 10 O 5 ) n (tärkkelys) + nH 2 O – – H 2 SO 4, t ° ® nC 6 H 12 O 6 (glukoosi)

Reaktio-olosuhteista riippuen hydrolyysi voidaan suorittaa vaiheittain muodostaen välituotteita.

(C 6 H 10 O 5 ) n (tärkkelys) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (dekstriinit (m< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)

Laadullinen reaktio tärkkelyksestä on sen vuorovaikutus jodin kanssa - havaitaan voimakkaan sininen väri. Tällaista tahraa ilmenee, jos pisara jodiliuosta laitetaan perunaviipaleelle tai valkoleipäviipaleelle.

Tärkkelys ei pääse "hopeapeili"-reaktioon.

Tärkkelys on arvokas elintarviketuote. Sen imeytymisen helpottamiseksi tärkkelystä sisältävät tuotteet lämpökäsitellään, ts. perunat ja viljat keitetään, leipää leivotaan. Tässä tapauksessa suoritetut dekstrinisaatioprosessit (dekstriinien muodostuminen) edistävät tärkkelyksen parempaa imeytymistä kehossa ja myöhempää hydrolyysiä glukoosiksi.

Elintarviketeollisuudessa tärkkelystä käytetään makkaroiden, makeisten ja kulinaaristen tuotteiden valmistuksessa. Sitä käytetään myös glukoosin valmistukseen paperin, tekstiilien, liimojen, lääkkeiden jne. valmistuksessa.

Selluloosa (kuitu)

Selluloosa on yleisin kasvipolysakkaridi. Sillä on suuri mekaaninen lujuus ja se toimii tukimateriaalina kasveille. Puu sisältää 50-70 % selluloosaa, puuvilla on lähes puhdasta selluloosaa.

Kuten tärkkelys, selluloosan rakenneyksikkö on D - glukopyranoosi, jonka linkit on yhdistetty (1-4) -glykosidisilla sidoksilla. Selluloosa eroaa kuitenkin tärkkelyksestä. b - syklien välisten glykosidisidosten konfiguraatio ja tiukasti lineaarinen rakenne.

Selluloosa koostuu rihmamaisista molekyyleistä, jotka on koottu nipuiksi hydroksyyliryhmien vetysidoksilla ketjun sisällä sekä vierekkäisten ketjujen välillä. Juuri tämä ketjupakkaus tarjoaa korkean mekaanisen lujuuden, kuitupitoisuuden, veteen liukenemattomuuden ja kemiallisen inerttiyden, mikä tekee selluloosasta ihanteellisen materiaalin soluseinien rakentamiseen.

b - Ihmisen ruoansulatusentsyymit eivät tuhoa glykosidisidosta, joten selluloosa ei voi toimia hänelle ravintona, vaikka se on tietyssä määrin normaalin ravinnon kannalta välttämätön painolastiaine. Märehtijöiden mahassa on selluloosaa sulattavia entsyymejä, joten märehtijäeläimet käyttävät kuituja ravinnon komponenttina.

Huolimatta selluloosan liukenemattomuudesta veteen ja yleisiin orgaanisiin liuottimiin, se liukenee Schweitzerin reagenssiin (kuparihydroksidiliuos ammoniakissa) sekä sinkkikloridin väkevään liuokseen ja väkevään rikkihappoon.

Kuten tärkkelys, selluloosa käy läpi happohydrolyysin muodostaen glukoosia.

Selluloosa on moniarvoinen alkoholi; polymeerin soluyksikköä kohti on kolme hydroksyyliryhmää. Tässä suhteessa selluloosalle on tunnusomaista esteröintireaktiot (estereiden muodostuminen). Suurin käytännön merkitys on reaktioilla typpihapon ja etikkahappoanhydridin kanssa.

Täysin esteröity kuitu tunnetaan nimellä pyroksiliini, joka asianmukaisen käsittelyn jälkeen muuttuu savuttomaksi jauheeksi. Nitrausolosuhteista riippuen voidaan saada selluloosadinitraattia, jota kutsutaan tekniikassa koloksiliiniksi. Sitä käytetään myös ruudin ja kiinteiden ponneaineiden valmistuksessa. Lisäksi selluloidia valmistetaan koloksiliinin pohjalta.

Triasetyyliselluloosa (tai selluloosa-asetaatti) on arvokas tuote palamattoman kalvon ja asetaattisilkin valmistukseen. Tätä varten selluloosa-asetaatti liuotetaan dikloorimetaanin ja etanolin seokseen, ja tämä liuos pakotetaan kehruuputkien läpi lämpimään ilmavirtaan. Liuotin haihtuu ja liuoksen virrat muuttuvat ohuimmiksi asetaattisilkin langoiksi.

Selluloosa ei anna "hopeapeilireaktiota".

Selluloosan käytöstä puhuttaessa ei voi muuta kuin sanoa, että erilaisten papereiden valmistukseen kuluu suuri määrä selluloosaa. Paperi on ohut kerros selluloosakuitua, joka on liimattu ja puristettu erityisellä paperikoneella.

Edellä olevan perusteella on jo selvää, että ihmisten selluloosan käyttö on niin laajaa ja monipuolista, että selluloosan kemiallisen käsittelyn tuotteiden käytölle voidaan omistaa oma jakso.

OSAN LOPUS

Suunnitelma:

1. Käsitteen määritelmä: hiilihydraatit. Luokitus.

2. Hiilihydraattien koostumus, fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet.

3. Jakautuminen luonnossa. Kuitti. Sovellus.

Hiilihydraatit - orgaaniset yhdisteet, jotka sisältävät atomien karbonyyli- ja hydroksyyliryhmiä, joilla on yleinen kaava C n (H 2 O) m, (missä n ja m> 3).

Hiilihydraatit Biokemiallisesti erittäin tärkeitä aineita on laajalti levinnyt villieläimiin ja niillä on tärkeä rooli ihmisten elämässä. Hiilihydraattien nimi syntyi tämän yhdisteryhmän ensimmäisten tunnettujen edustajien analyysistä saatujen tietojen perusteella. Tämän ryhmän aineet koostuvat hiilestä, vedystä ja hapesta, ja niissä olevien vety- ja happiatomien lukumäärän suhde on sama kuin vedessä, ts. Jokaista kahta vetyatomia kohden on yksi happiatomi. Viime vuosisadalla niitä pidettiin hiilihydraatteina. Tästä johtuu vuonna 1844 ehdotettu venäläinen nimi hiilihydraatit. K. Schmidt. Hiilihydraattien yleinen kaava on sanotun mukaan C m H 2p O p. Kun "n" otetaan pois suluista, saadaan kaava C m (H 2 O) n, joka heijastaa hyvin selvästi nimeä " hiilihydraatti". Hiilihydraattien tutkimus on osoittanut, että on yhdisteitä, jotka kaikkien ominaisuuksiensa perusteella on luettava hiilihydraattien ryhmään, vaikka niiden koostumus ei täsmälleen vastaa kaavaa C m H 2p O p. Siitä huolimatta vanha nimi "hiilihydraatit" ovat säilyneet tähän päivään asti, vaikka tämän nimen lisäksi käytetään joskus uudempaa nimeä, glysidit, viittaamaan tarkasteltavana olevaan aineryhmään.

Hiilihydraatit voidaan jakaa kolme ryhmää : 1) Monosakkaridit - hiilihydraatteja, jotka voidaan hydrolysoida muodostamaan yksinkertaisempia hiilihydraatteja. Tähän ryhmään kuuluvat heksoosit (glukoosi ja fruktoosi) sekä pentoosi (riboosi). 2) Oligosakkaridit - useiden monosakkaridien (esimerkiksi sakkaroosin) kondensaatiotuotteet. 3) Polysakkaridit - polymeeriset yhdisteet, jotka sisältävät suuren määrän monosakkaridimolekyylejä.

Monosakkaridit. Monosakkaridit ovat heterofunktionaalisia yhdisteitä. Niiden molekyylit sisältävät samanaikaisesti sekä karbonyyliä (aldehydi tai ketoni) että useita hydroksyyliryhmiä, ts. monosakkaridit ovat polyhydroksikarbonyyliyhdisteitä - polyhydroksialdehydejä ja polyhydroksiketoneja. Tästä riippuen monosakkaridit jaetaan aldooseihin (monosakkaridi sisältää aldehydiryhmän) ja ketooseihin (sisältää ketoryhmän). Esimerkiksi glukoosi on aldoosi ja fruktoosi on ketoosi.

Kuitti. Glukoosia esiintyy luonnossa pääasiassa vapaassa muodossa. Se on myös monien polysakkaridien rakenneyksikkö. Muut vapaassa tilassa olevat monosakkaridit ovat harvinaisia ​​ja tunnetaan pääasiassa oligo- ja polysakkaridien komponentteina. Luonnossa glukoosia saadaan fotosynteesireaktion seurauksena: 6CO 2 + 6H 2 O ® C 6 H 12 O 6 (glukoosi) + 6O 2 Venäläinen kemisti G.E. Kirchhoff sai glukoosia ensimmäisen kerran vuonna 1811 tärkkelyksen hydrolyysin aikana. Myöhemmin A. M. Butlerov ehdotti monosakkaridien synteesiä formaldehydistä emäksisessä väliaineessa