Struttura e classificazione dei carboidrati

In chimica e biologia ai carboidrati sono inclusi molti composti organici. Nel senso più generale, questa classe include zuccheri e sostanze derivate da essi, che sono ottenuti per idrolisi. I carboidrati sono parte integrante di tutti i composti organici. La classificazione dei carboidrati può indicare tutte le varietà di manifestazioni di queste sostanze.

biologia

Le cellule degli organismi viventi hanno bisogno di carboidrati come batterie e fonti di energia. La sostanza secca delle piante contiene fino al 90% di carboidrati. I rappresentanti della fauna hanno anche carboidrati nelle loro cellule - fino al 20% della massa totale di sostanza secca. La classificazione dei carboidrati standardizza questi composti altamente molecolari e li presenta in una forma visiva. Comprendendo la struttura dei carboidrati, la struttura interna di questi composti è la chiave per comprendere i fondamenti di tutta la vita, per comprendere il vero mistero della vita. Una parte importante del processo di conoscenza di queste sostanze è la classificazione dei carboidrati.

schema

Tutti i carboidrati conosciuti sono divisi in tre grandi gruppi:

- monosaccaridi;

- disaccaridi;

- polisaccaridi.

Tutti e tre i gruppi hanno caratteristiche fisico-chimiche differenti. La classificazione e la struttura dei carboidrati si basa su questi tre pilastri.

monosaccaridi

Questo nome è carboidrati semplici che divide l'acqua in protozoi composti organici. Un tipico esempio di monosaccaride è il glucosio. La composizione chimica di questa sostanza è espressa dalla formula C ₂ H ₁₂ O ₅ . La classificazione dei carboidrati conferisce al glucosio un primo posto onorevole. Questa sostanza, la più importante dei monosaccaridi, è contenuta nei succhi di frutta, nel sangue degli animali e degli esseri umani. Nella sua forma pura, il glucosio è un cristallo bianco traslucido con un gusto dolce e pronunciato. Il lavoro muscolare dei mammiferi viene fatto a spese dell'energia prodotta dall'ossidazione del glucosio. La struttura interna di questa sostanza è espressa formula strutturale :

Il glucosio può essere ottenuto per idrolisi di vari polisaccaridi - amido o cellulosa. È usato come componente di nutrizione avanzata e come medicina.

Il fruttosio è un altro monosaccaride, che si trova alla pari con il glucosio in vari succhi di frutta e bacche, mescolato con glucosio e fa parte del miele. Sembra lo stesso del suo vicino, ma il sapore è molto più dolce. La struttura del fruttosio è mostrata nella figura:

La classificazione dei carboidrati classifica i monosaccaridi nello stesso gruppo di aldeide e kenospirty. Tutte queste sostanze possono reagire non solo nelle forme a catena aperta, ma anche in quelle cicliche. Il glucosio ciclico può esistere in specie che differiscono l'una dall'altra nella disposizione spaziale dell'idrossogroup al primo atomo di carbonio. Il glucosio nella composizione di prodotti naturali ha una formula α ciclica. Quando sciolto in acqua, questo legame ciclico viene trasformato in una catena e quindi in un legame con la formula β. Una soluzione di glucosio acquosa standard contiene tre varietà di equilibrio di questa sostanza.

disaccaridi

Cosiddetti carboidrati, che quando riscaldati soluzioni acquose in presenza di acidi minerali o enzimi subiscono l'idrolisi e si scindono in due molecole di monosaccaridi. L'elemento più comune di questa classificazione di gruppo dei carboidrati è il saccarosio.

Il saccarosio si trova nella barbabietola e nello zucchero di canna. La sua formula chimica è C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ . Una quantità significativa di questa sostanza è presente nella linfa di betulla e acero, in alcuni frutti. Il saccarosio è uno degli alimenti più importanti. Durante l'idrolisi, si scompone in molecole di glucosio e fruttosio - una miscela degli elementi risultanti appartiene agli zuccheri invertiti, che sono anche studiati dalla classificazione dei carboidrati. Di seguito viene presentato lo schema della struttura interna del saccarosio:

polisaccaridi

Nel terzo gruppo, la classificazione dei carboidrati comprende sostanze che, una volta disintegrate, formano disaccaridi e quindi molte (centinaia e migliaia) di molecole di monosaccaridi. Classificazione e funzioni di carboidrati Questa sezione è significativamente diversa dai suoi fratelli più leggeri - non hanno un sapore dolce e sono per lo più insolubili in acqua. I rappresentanti più importanti di questo gruppo sono la cellulosa (cellulosa) e l'amido. Le molecole di questi carboidrati sono costituite da lunghe catene con unità ripetitive C ₆ H ₁₀ O ₅ . Questi collegamenti sono resti di forme cicliche di glucosio, che hanno perso una molecola d'acqua e sono interconnessi in sei membri. Pertanto, la classificazione dei carboidrati fornisce la stessa formula per cellulosa e amido, che è espressa come (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x . La differenza sta nel fatto che l'amido è costituito da unità di formula α e cellulosa - dalla glucosio β-formula.

L'amido è descritto dalla formula (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x , dove la variabile può raggiungere valori di 4-5 mila. Questa sostanza si forma nei germogli verdi di varie piante attraverso la fotosintesi. Può essere depositato "in riserva" in tuberi, granaglie e rizomi. Il tratto digestivo umano processa l'amido per idrolisi in presenza di enzimi e lo scinde fino a raggiungere uno stato di glucosio, che viene quindi assorbito dall'uomo.

Classificazione e funzioni dei carboidrati complessi

La cellulosa è una sostanza fibrosa che è parte integrante delle pareti cellulari di varie piante. La sua formula è simile alla formula dell'amido - (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x . Il numero di ripetizioni di maglie di catena raggiunge i 12 mila. La cellulosa naturale più pura è contenuta nella fibra di cotone - fino al 90% della sostanza secca. Nel legno, la cellulosa consuma circa la metà del peso secco della sostanza, mentre negli alberi di conifere questo elemento è presente insieme ai suoi satelliti, lignina ed emicellulosa. La cellulosa e l'amido non si sciolgono in acqua fredda. Quando riscaldato, l'amido si gonfia formando soluzione colloidale. La cellulosa non è solubile in acqua, anche a temperature elevate. Non è solubile in alcoli, resistente agli alcali e agli agenti ossidanti deboli. L'idrolisi della cellulosa è possibile solo quando si scioglie in acidi minerali concentrati, ad esempio in acido solforico. Quando una tale soluzione viene riscaldata, la cellulosa viene scomposta, formando una soluzione viscosa. Il prodotto finale di questa reazione sono i monosaccaridi.

Valore di carboidrati

La classificazione e la struttura dei carboidrati è studiata da molte scienze correlate. Il valore di queste sostanze organiche in medicina, chimica, alimentare, industria manifatturiera è piuttosto alto. Si spera che la suddetta classificazione dei carboidrati con esempi fornisca un'idea generale della natura di queste sostanze e del loro ruolo cruciale nell'attività economica umana.