Propriedades e estrutura dos carboidratos. Funções de carboidratos

Para o corpo humano, assim como para o restoseres vivos, a energia é necessária. Sem isso, nenhum processo é possível. Afinal, toda reação bioquímica, qualquer processo enzimático ou estágio metabólico necessita de uma fonte de energia.

Portanto, a importância das substâncias que fornecemo corpo de poder para a vida é muito grande e importante. Quais são essas substâncias? Carboidratos, proteínas, gorduras. A estrutura de cada um deles é diferente, eles pertencem a classes completamente diferentes de compostos químicos, mas uma de suas funções é similar - fornecendo ao corpo a energia necessária para a vida. Considere um grupo dessas substâncias - carboidratos.

Classificação de carboidratos

Estrutura e estrutura dos carboidratos a partir do momento de sua descobertaforam definidos pelo seu nome. Afinal, de acordo com fontes iniciais, acreditava-se que este é um grupo de compostos em cuja estrutura existem átomos de carbono associados a moléculas de água.

Uma análise mais completa, bem como acumuladainformações sobre a diversidade dessas substâncias permitiram provar que nem todos os representantes têm apenas uma composição desse tipo. No entanto, este sinal ainda é um daqueles que determina a estrutura dos carboidratos.

A classificação moderna deste grupo de compostos é a seguinte:

1. Monossacarídeos (ribose, frutose, glicose e assim por diante).
2. Oligossacarídeos (bioses, trioses).
3. Polissacarídeos (amido, celulose).

Além disso, todos os carboidratos podem ser divididos nos seguintes dois grandes grupos:

• restaurando;
• não restaurando.

A estrutura das moléculas de carboidratos de cada grupo é discutida em mais detalhes.

Monossacarídeos: característico

Esta categoria inclui todos oscarboidratos que contêm agrupamento de aldeído (aldose) ou cetona (cetose) e não mais de 10 átomos de carbono na estrutura da cadeia. Se você observar o número de átomos na cadeia principal, os monossacarídeos podem ser divididos em:

• trioses (aldeído de glicerol);
• tetrozy (eritrulose, eritrose);
• pentoses (ribose e desoxirribose);
• hexoses (glicose, frutose).

Todos os outros representantes não são tão importantes para o corpo como listado.

Características da estrutura das moléculas

Por sua estrutura, os monozems podem ser representadostanto na forma de uma cadeia como na forma de um hidrato de carbono cíclico. Como isso acontece? A coisa é que o átomo de carbono central no composto é um centro assimétrico em torno do qual a molécula na solução é capaz de rodar. Assim, formam-se isómeros ópticos de monossacáridos da forma L e D. Neste caso, a fórmula de glicose, escrita na forma de uma cadeia reta, pode ser mentalmente compreendida como um agrupamento de aldeído (ou cetona) e enrolada em uma bola. Obtemos a fórmula cíclica correspondente.

A estrutura química dos carboidratos de vários monosbastante simples: uma série de átomos de carbono que formam uma cadeia ou ciclo, de cada um dos quais em diferentes ou de um lado estão localizados grupos hidroxila e átomos de hidrogênio. Se todas as mesmas estruturas do mesmo lado, então o isômero D é formado, se diferentemente com a alternância de um ao outro - então o isômero-L. Se anotarmos a fórmula geral do representante mais comum de monossacarídeos de glicose na forma molecular, terá a forma: C₆H₁₂Sobre₆. E esse registro reflete a estrutura e a frutose também. Afinal, quimicamente esses dois monozems são isômeros estruturais. Glucose - álcool aldeído, frutose - cetoálcool.

Estrutura e propriedades dos carboidratos de vários monossacarídeosintimamente inter-relacionados. Afinal, devido à presença de grupos aldeído e cetona na estrutura, eles pertencem a aldeídos e cetonas álcoois, o que determina sua natureza química e as reações às quais eles são capazes de entrar.

Assim, a glicose exibe as seguintes propriedades químicas:

1. Reações devido à presença de um grupo carbonila:

• oxidação - reação do "espelho de prata";
• com hidrido de cobre (II) recentemente precipitado - ido aldico;
• oxidantes fortes são capazes de formar ácidos dibásicos (Aldar), transformando não apenas o aldeído, mas também um grupo hidroxila;
• recuperação - é convertido em álcoois poli-hídricos.

2. Na molécula também existem grupos hidroxila, o que reflete a estrutura. As propriedades dos carboidratos, que são afetadas por esses agrupamentos:

• capacidade de alquilação - formação de éteres;
• acilação - formação de ésteres;
• uma reação qualitativa ao hidróxido de cobre (II).

3. Propriedades específicas da glicose:

• ácido oleico;
• alcoólico;
• fermentação láctica.

Funções no corpo

A estrutura e função dos carboidratos de várias monoses estão intimamente relacionadas. Estes últimos consistem principalmente na participação em reações bioquímicas de organismos vivos. Qual o papel dos monossacarídeos nisso?

1. A base para a produção de oligo - e polissacarídeos.
2. Pentoses (ribose e desoxirribose) - as moléculas mais importantes envolvidas na formação de ATP, RNA, DNA. E eles, por sua vez, são os principais fornecedores de material, energia e proteína hereditária.
3. A concentração de glicose no sangue humano é um indicador seguro de pressão osmótica e suas mudanças.

Oligossacarídeos: estrutura

A estrutura dos carboidratos neste grupo é reduzida aa presença de duas (dioses) ou três (triozy) moléculas monossacarídicas na composição. Há também aqueles com 4, 5 e mais estruturas (até 10), mas os dissacarídeos são os mais comuns. Isto é, durante a hidrólise, tais compostos se decompõem para formar glicose, frutose, pentose e assim por diante. Quais compostos se enquadram nessa categoria? Um exemplo típico é a sacarose (açúcar de cana comum), a lactose (o principal componente do leite), a maltose, a lactulose e a isomaltose.

A estrutura química dos carboidratos desta série possui as seguintes características:

1. Fórmula geral do tipo molecular: C₁₂H₂₂Sobre_11.
2. Dois resíduos mono idênticos ou diferentes emestruturas de dissacarídeos são interconectadas por meio de uma ponte de glicosídeo. A capacidade de redução do açúcar dependerá da natureza deste composto.
3. Reduzindo dissacarídeos. A estrutura dos hidratos de carbono deste tipo consiste na formação de uma ponte glicosídica entre o hidroxilo do aldeído e grupos hidroxilo de diferentes moléculas de monose. Estes incluem: maltose, lactose e assim por diante.
4. Não redutor - um exemplo típico de sacarose - quando se forma uma ponte entre os hidroxilos de apenas os grupos relevantes, sem a participação da estrutura do aldeído.

Assim, a estrutura dos carboidratos pode ser brevementepresente na forma de uma fórmula molecular. Se for necessária uma estrutura detalhada detalhada, ela pode ser representada usando as projeções gráficas de Fisher ou as fórmulas de Heurs. Especificamente, dois monômeros cíclicos (monoses) são diferentes ou iguais (dependendo do oligossacarídeo), interconectados por uma ponte de glicosídeo. Ao construir, você deve considerar a capacidade de restauração para exibir corretamente a conexão.

Exemplos de moléculas dissacarídicas

Se a tarefa estiver na forma: “Marque as características estruturais dos carboidratos”, então é melhor que os dissacarídeos indiquem em primeiro lugar quais os resíduos que ela contém. Os tipos mais comuns são:

• sacarose - construído a partir de alfa-glicose e beta-frutose;
• maltose - de resíduos de glicose;
• celobiose - consiste de dois resíduos de beta-glicose em forma de D;
• lactose - galactose + glucose;
• lactulose - galactose + frutose e assim por diante.

Em seguida, os resíduos disponíveis devem ser uma fórmula estrutural com uma prescrição clara do tipo de ponte de glicosídeo.

Valor para organismos vivos

O papel dos dissacarídeos é muito grande, é importante não sóedifício As funções dos carboidratos e gorduras são geralmente similares. A base é o componente de energia. No entanto, para alguns dissacarídeos individuais, sua importância particular deve ser indicada.

1. A sacarose é a principal fonte de glicose no corpo humano.
2. A lactose é encontrada no leite materno de mamíferos, incluindo na mulher até 8%.
3. A lactulose é obtida em laboratório para uso médico e também é adicionada à produção de produtos lácteos.

Qualquer dissacarídeo, trissacarídeo e assim por dianteo corpo humano e outras criaturas sofrem hidrólise instantânea para formar monoses. É essa característica que sustenta o uso dessa classe de carboidratos pelos seres humanos em forma crua e inalterada (beterraba ou cana-de-açúcar).

Polissacarídeos: características moleculares

Funções, composição e estrutura dos carboidratos desta sériesão de grande importância para organismos de seres vivos, bem como para atividades humanas. Primeiro, você precisa descobrir que tipo de carboidrato são polissacarídeos.

Existem muitos deles:

• amido;
• glicogio;
• mureína;
• glucomanano;
• celulose;
• dextrina;
• galactomanano;
• Muromin;
• substâncias pécticas;
• amilose;
• quitina.

Esta não é uma lista completa, mas apenas a mais significativa paraanimais e plantas. Se você executar a tarefa "Marque as características estruturais dos carboidratos de um número de polissacarídeos", então primeiro de tudo você deve prestar atenção à sua estrutura espacial. Estas são moléculas volumosas e gigantescas, consistindo de centenas de unidades monoméricas, ligadas por ligações químicas glicosídicas. Muitas vezes a estrutura das moléculas de carboidratos dos polissacarídeos é uma composição em camadas.

Existe uma certa classificação dessas moléculas.

1. Homopolissacarídeos - consistem em unidades repetidas idênticas de monossacarídeos. Dependendo da monose, podem ser hexoses, pentoses, etc. (glucanas, mananas, galactanas).
2. Heteropolissacarídeos são formados por diferentes unidades monoméricas.

Os compostos com uma estrutura espacial linear devem incluir, por exemplo, celulose. A estrutura ramificada tem a maioria dos polissacarídeos - amido, glicogênio, quitina e assim por diante.

Papel no corpo dos seres vivos

A estrutura e função dos carboidratos desse grupo é estreitamenteassociado com a vida de todas as criaturas. Assim, por exemplo, plantas na forma de um nutriente de sobra acumulam-se em partes diferentes do broto ou amido de raiz. A principal fonte de energia para os animais é, novamente, os polissacarídeos, cuja divisão produz muita energia.

Carboidratos na estrutura da célula desempenham um papel muito significativo. A quitina consiste na cobertura de muitos insetos e crustáceos, a mureína é um componente da parede celular bacteriana e a celulose é a base das plantas.

Reservar nutriente animalde origem são moléculas de glicogênio, ou, como é freqüentemente chamado, gordura animal. Ele é armazenado em partes separadas do corpo e realiza não apenas energia, mas também uma função protetora contra influências mecânicas.

Importante para a maioria dos organismos.estrutura de carboidratos. A biologia de cada animal e planta é tal que requer uma fonte permanente de energia, inesgotável. E só eles podem dar, e acima de tudo na forma de polissacarídeos. Assim, a quebra completa de 1 g de carboidrato como resultado de processos metabólicos leva à liberação de 4,1 kcal de energia! Este é o máximo, não dá mais nenhuma conexão. É por isso que os carboidratos devem estar presentes na dieta de qualquer pessoa e animal. As plantas cuidam de si mesmas: no processo de fotossíntese, elas formam amido e armazenam-no.

Propriedades gerais de carboidratos

A estrutura das gorduras, proteínas e carboidratos em geral é semelhante. Afinal, são todas macromoléculas. Mesmo algumas de suas funções têm uma natureza comum. Deve resumir o papel e a importância de todos os carboidratos na vida da biomassa do planeta.

1. A composição e estrutura dos carboidratos implicamseu uso como material de construção para a casca de células vegetais, membranas animais e bacterianas, bem como a formação de organelas intracelulares.
2. Função de proteção. É característico de organismos vegetais e se manifesta na formação de espinhos, espinhos e assim por diante.
3. Papel de plástico - a formação de moléculas vitais (DNA, RNA, ATP e outros).
4. Função do receptor. Polissacarídeos e oligossacarídeos são participantes ativos em transportes de transporte através da membrana celular, "guardas", efeitos de captura.
5. O papel da energia é o mais significativo. Fornece energia máxima para todos os processos intracelulares, bem como o trabalho de todo o organismo.
6. Regulação de pressão osmótica - glicose exerce tal controle.
7. Alguns polissacarídeos se tornam um nutriente de reserva, uma fonte de energia para criaturas animais.

Assim, é óbvio que a estrutura das gorduras,proteínas e carboidratos, sua função e papel nos organismos dos sistemas vivos são cruciais e decisivas. Essas moléculas são os criadores da vida, elas também preservam e suportam isso.

Carboidratos com outros compostos de alto peso molecular

Também conhecido é o papel dos carboidratos, não na forma pura, mas em combinação com outras moléculas. Estes incluem os mais comuns:

• glicosaminoglicanos ou mucopolissacarídeos;
• glicoproteínas.

Estrutura e propriedades dos hidratos de carbono deste tipobastante complexo, porque o complexo combina uma variedade de grupos funcionais. O principal papel das moléculas deste tipo é a participação em muitos processos de vida dos organismos. Os representantes são: ácido hialurônico, sulfato de condroitina, heparan, sulfato de queratana e outros.

Existem também complexos de polissacarídeos comoutras moléculas biologicamente ativas. Por exemplo, glicoproteínas ou lipopolissacarídeos. Sua existência é importante na formação de reações imunológicas do organismo, pois fazem parte das células do sistema linfático.