Въглехидрати Бележки - UA - StuDocu
УНИВЕРСИТЕТ В АНТОФАГАСТА КАФЕДРА ПО ХИМИЯ - ФАКУЛТЕТ ПО ОСНОВНИ НАУКИ
ВЪГЛЕХИДРАТИ
Въглехидратите съставляват една от най-важните групи органични вещества от естествен произход. Те са органични съединения, образувани от биоелементите въглерод, водород и кислород и преди всичко от въглерод, поради което се наричат още въглехидрати (тъй като минималната им формула е C (H 2 O), тоест тъй като всеки въглерод е хидратиран, както и захари или захариди.Те са най-разпространените вещества на земята.
Те са широко разпространени както в животински, така и в растителни тъкани, под формата на структурни или функционални компоненти. При растенията те са продукт на фотосинтеза и включват целулозата на растителната клетъчна стена. В животинските клетки въглехидратите, глюкозата и гликогенът служат (наред с други функции) като източник на енергия за жизненоважни дейности. Сухото тегло на растенията обикновено се състои от 50 до 80% от полимерната въглехидратна целулоза, заедно със сродни структурни материали.
Въглехидратите, които тялото ни съдържа, идват или от диетата, или от вътрешния метаболизъм, както в черния дроб, така и в бъбречната кора, те се образуват от глюкогенни аминокиселини и от глицерол в мазнините.
Структурният скелет на нуклеиновите киселини РНК и ДНК, както и захарите, които съставляват запасите от слънчева енергия, получена чрез фотосинтеза, са въглехидрати.
Изолирането, пречистването и модификацията на въглехидратите са в основата на много важни индустрии. Дървото е важен структурен материал в по-голямата част от света и преобразувано по химичен път в целулоза, става източник на хартия. Захарите и нишестетата, получени от растителни материали, играят важна роля в храненето и хранителната индустрия.
В растенията те са продукт на фотосинтезата, при която растенията използват слънчева енергия за намаляване или фиксиране на въглероден диоксид. Общото уравнение за процеса на фотосинтеза може да бъде записано като:
x CO 2 + y H 2 O + слънчева енергия --------- Cx (H 2 O) y + x O 2
Те представляват най-голямото химическо залежи за слънчева енергия, което се отделя, когато животни или растения метаболизират въглехидрати, произвеждайки CO 2 плюс H 2 O.
Cx (H 2 O) y + x O 2 --------- x CO 2 + y H 2 O + енергия
Въглехидратният метаболизъм се осъществява чрез поредица от ензимно катализирани реакции, при които всеки етап на производство на енергия е реакция на окисление (или последица от окисляването).
Въпреки че част от енергията, отделяна при реакциите на окисляване на въглехидратите, неизбежно се превръща в топлина; голяма част от него се запазва в нова химическа форма, чрез реакции, които са съчетани със синтеза на АТФ, от ADP и неорганичен фосфат (Pi).
Функции на въглехидратите.
Източник на енергия: те представляват най-големия източник на тялото, тъй като произвеждат 4 Kcal/g.
Биосинтез на мастни киселини и аминокиселини.
Състав на сложни молекули: гликолипиди, гликопротеини, нуклеинови киселини, захарни нуклеотиди и гликосфинголипиди.
Принос на фибри в диетата: има серия от въглехидрати, които не могат да бъдат усвоени (целулоза, агар, венци, лигнин) и които се използват като фибри, за да придадат обем на изпражненията. Липсата на фибри в диетата е свързана със следните патологии: рак на дебелото черво,
дивертикуларна болест на дебелото черво, коронарна болест на сърцето, херния в чревния тракт, хемороиди, холепатии, апендицит и затлъстяване.
Състав на пептидогликаните: молекули, които са част от клетъчните стени на бактериите.
Класификация на въглехидратите.
Химически въглехидратите са полихидроксиалдехиди или полихидроксикетони или съединения, които чрез хидролиза могат да произведат тези съединения. Неговите структури са:
В полихидроксиалдехидите първият въглероден атом е този, съответстващ на алдехидната група (- СНО). Във веригата обикновено има 2 до 6 въглеродни атома, всеки от които е прикрепен към хидроксилна група (-ОН). Полихидроксикетоните имат карбонилна група (С = О) във втория въглероден атом; другите въглеродни атоми са прикрепени към хидроксилни групи (-OH).
Глицералдехидът и дихидроксикетонът са най-простите въглехидратни молекули.
Както глицералдехидът, така и дихидроксикетонът съдържат три въглеродни атома и две хидроксилни групи (-ОН); се различават по отношение на местоположението на карбонилната група във веригата.
Всички въглехидратни молекули, полихидроксиалдехиди, полихидроксикетони и онези съединения, които не могат да бъдат хидролизирани до по-прост въглехидрат, се наричат монозахариди. Монозахаридите се комбинират, за да образуват всички останали класове въглехидрати. Тези съединения обикновено се наричат прости захари. Най-разпространеният монозахарид е глюкозата, захар с шест въглеродни атома.
Ако два монозахарида се комбинират химически, се получава дизахарид.
монозахарид + монозахарид ------------- дизахарид
Ако се комбинират три монозахарида, се получава тризахарид и т.н.
Въглехидратите, които се състоят от дълги вериги от монозахариди, се класифицират като полизахариди; които съответстват на полимери на монозахариди. Примери за тях са нишесте, целулоза и гликоген.