Uglevodlarning xossalari va tuzilishi. Uglevodlarning funktsiyalari

2024 Muallif: Angel Austin | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2023-12-17 05:45

Inson tanasi uchun, shuningdek, boshqa tirik mavjudotlar uchun energiya kerak. Busiz hech qanday jarayonlar sodir bo'lmaydi. Axir, har bir biokimyoviy reaksiya, har bir fermentativ jarayon yoki metabolizm bosqichi energiya manbaiga muhtoj.

Shuning uchun ham organizmga kuch-quvvat beruvchi moddalarning hayot uchun ahamiyati juda katta va muhim. Bu moddalar nima? Uglevodlar, oqsillar, yog'lar. Ularning har birining tuzilishi har xil, ular kimyoviy birikmalarning mutlaqo boshqa sinflariga mansub, ammo ularning vazifalaridan biri o'xshash - tanani hayot uchun zarur energiya bilan ta'minlash. Ro'yxatdagi moddalarning bir guruhini ko'rib chiqing - uglevodlar.

Uglevodlar tasnifi

Uglevodlar kashf etilgandan beri ularning tarkibi va tuzilishi ularning nomi bilan aniqlangan. Darhaqiqat, dastlabki manbalarga ko'ra, bu tuzilishda suv molekulalari bilan bog'langan uglerod atomlari mavjud bo'lgan birikmalar guruhidir.

Aniqroq tahlil qilish, shuningdek, ushbu moddalarning xilma-xilligi to'g'risidagi to'plangan ma'lumotlar barcha vakillar faqat bunday tarkibga ega emasligini isbotlashga imkon berdi. Biroqbu xususiyat hali ham uglevodlarning tuzilishini belgilaydigan xususiyatlardan biridir.

Ushbu birikmalar guruhining zamonaviy tasnifi quyidagicha:

1. Monosaxaridlar (riboza, fruktoza, glyukoza va boshqalar).
2. Oligosaxaridlar (biozlar, triozlar).
3. Polisaxaridlar (kraxmal, tsellyuloza).

Shuningdek, barcha uglevodlarni quyidagi ikkita katta guruhga bo'lish mumkin:

• tiklanmoqda;
• tiklantirmaydigan.

Har bir guruhning uglevod molekulalarining tuzilishi batafsil koʻrib chiqiladi.

Monosaxaridlar: xususiyatlari

Bu turkumga aldegid (aldozlar) yoki keton (ketozlar) guruhi va zanjir tarkibida 10 dan ortiq boʻlmagan uglerod atomlarini oʻz ichiga olgan barcha oddiy uglevodlar kiradi. Agar siz asosiy zanjirdagi atomlar soniga qarasangiz, monosaxaridlarni quyidagilarga bo'lish mumkin:

• triozlar (gliseraldegid);
• tetrozalar (eritroza, eritroz);
• pentozalar (riboza va deoksiriboza);
• geksozalar (glyukoza, fruktoza).

Boshqa barcha vakillar organizm uchun sanab oʻtilganlar kabi muhim emas.

Molekulalar tuzilishining xususiyatlari

Tuzilishiga ko'ra monozalar zanjir shaklida ham, tsiklik uglevod shaklida ham taqdim etilishi mumkin. Bu qanday sodir bo'ladi? Gap shundaki, birikmadagi markaziy uglerod atomi assimetrik markaz bo'lib, uning atrofida eritmadagi molekula aylana oladi. L va D shaklidagi monosaxaridlarning optik izomerlari shunday hosil bo'ladi. Qayerdato'g'ri zanjir shaklida yozilgan glyukoza formulasi, aldegid guruhi (yoki keton) tomonidan aqliy ravishda ushlanib, to'pga aylantirilishi mumkin. Tegishli siklik formula olinadi.

Monoz seriyasidagi uglevodlarning kimyoviy tuzilishi juda oddiy: zanjir yoki sikl hosil qiluvchi bir qancha uglerod atomlari, ularning har biridan gidroksil guruhlari va vodorod atomlari turli yoki bir tomonda joylashgan. Agar bir xil nomdagi barcha tuzilmalar bir tomonda bo'lsa, u holda D-izomer hosil bo'ladi, agar ular bir-birini almashish bilan farq qilsa, u holda L-izomer hosil bo'ladi. Agar glyukoza monosaxaridlarining molekulyar shakldagi eng keng tarqalgan vakilining umumiy formulasini yozsak, u quyidagicha ko'rinadi: _{. Bundan tashqari, bu yozuv fruktoza tuzilishini ham aks ettiradi. Axir, kimyoviy jihatdan bu ikki monoz strukturaviy izomerlardir. Glyukoza aldegid spirti, fruktoza esa keto spirtidir.}

Bir qator monosaxaridlarning uglevodlarining tuzilishi va xossalari bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Darhaqiqat, strukturaning tarkibida aldegid va keton guruhlari mavjudligi sababli ular aldegid va keto spirtlariga tegishli bo'lib, ularning kimyoviy tabiati va ular kirishi mumkin bo'lgan reaktsiyalarni aniqlaydi.

Shunday qilib, glyukoza quyidagi kimyoviy xossalarni namoyon etadi:

1. Karbonil guruhi mavjudligi bilan bog'liq reaktsiyalar:

• oksidlanish - "kumush oyna" reaktsiyasi;
• yangi cho'ktirilgan mis (II) gidroksid - aldon kislotasi bilan;
• kuchli oksidlovchi moddalar ikki asosli kislotalarni (aldarik) hosil qilib, nafaqat aldegidni, balki bitta gidroksil guruhini ham aylantira oladi;
• qayta tiklash - koʻp atomli spirtlarga aylanadi.

2. Molekula tarkibida gidroksil guruhlari ham mavjud bo'lib, ular strukturani aks ettiradi. Guruhlash maʼlumotlariga taʼsir qilgan uglevod xususiyatlari:

• alkillanish qobiliyati - efirlarning hosil bo'lishi;
• atsillanish - efirlarni hosil qilish;
• mis (II) gidroksid uchun sifatli reaksiya.

3. Glyukozaning o'ziga xos xususiyatlari:

• butirik;
• alkogol;
• sut kislotasi fermentatsiyasi.

Tanada bajariladigan funksiyalar

Monozalar turkumidagi uglevodlarning tuzilishi va funktsiyasi bir-biri bilan chambarchas bog'liq. Ikkinchisi, birinchi navbatda, tirik organizmlarning biokimyoviy reaktsiyalarida ishtirok etishdan iborat. Bunda monosaxaridlar qanday rol o'ynaydi?

1. Oligo- va polisaxaridlarni ishlab chiqarish uchun asos.
2. Pentozalar (riboza va dezoksiriboza) ATP, RNK, DNK shakllanishida ishtirok etadigan eng muhim molekulalardir. Va ular, o'z navbatida, irsiy material, energiya va oqsilning asosiy yetkazib beruvchilaridir.
3. Inson qonidagi glyukoza konsentratsiyasi osmotik bosim va uning oʻzgarishining haqiqiy koʻrsatkichidir.

Oligosakkaridlar: tuzilishi

Ushbu guruhdagi uglevodlarning tuzilishi tarkibida monosaxaridlarning ikkita (dioz) yoki uchta (trioz) molekulalari mavjudligigacha kamayadi. 4, 5 yoki undan ortiq tuzilmalarni (10 tagacha) o'z ichiga olganlar ham bor, lekin eng keng tarqalgani disaxaridlardir. Ya'ni gidroliz paytidabirikmalar parchalanib glyukoza, fruktoza, pentoza va boshqalarni hosil qiladi. Ushbu toifaga qanday birikmalar kiradi? Oddiy misol - saxaroza (oddiy qamish shakar), laktoza (sutning asosiy komponenti), m altoza, laktuloza, izom altoza.

Ushbu turkumdagi uglevodlarning kimyoviy tuzilishi quyidagi xususiyatlarga ega:

1. Umumiy molekulyar tur formulasi: C₁₂H₂₂O_11.
2. Disaxarid strukturasidagi ikkita bir xil yoki turli xil monoza qoldiqlari bir-biriga glikozid ko'prik yordamida ulanadi. Ushbu birikmaning tabiati shakarning kamaytirish qobiliyatini aniqlaydi.
3. Disaxaridlarni kamaytirish. Ushbu turdagi uglevodlarning tuzilishi aldegid gidroksillari va turli monos molekulalarining gidroksil guruhlari o'rtasida glikozid ko'prik hosil bo'lishidan iborat. Bularga: m altoza, laktoza va boshqalar kiradi.
4. Qaytirilmaydigan - saxarozaning tipik misoli - aldegid tuzilishi ishtirokisiz faqat tegishli guruhlar gidroksillari o'rtasida ko'prik hosil bo'lganda.

Shunday qilib, uglevodlarning tuzilishi qisqacha molekulyar formula sifatida ifodalanishi mumkin. Agar batafsil batafsil tuzilma kerak bo'lsa, uni Fisherning grafik proyeksiyalari yoki Xavort formulalari yordamida tasvirlash mumkin. Xususan, ikkita tsiklik monomerlar (monozlar) glikozid ko'prik bilan o'zaro bog'langan yoki bir xil yoki bir xil (oligosakkaridga bog'liq). Qurilishda ulanishni to'g'ri ko'rsatish uchun tiklash qobiliyatini hisobga olish kerak.

Disaxarid molekulalariga misollar

Agar topshiriq: "Uglevodlarning tuzilish xususiyatlariga e'tibor bering" shaklida bo'lsa, disaxaridlar uchun birinchi navbatda u qanday monoz qoldiqlaridan iboratligini ko'rsatgan ma'qul. Eng keng tarqalgan turlari:

• saxaroza - alfa-glyukoza va beta-fruktozadan tuzilgan;
• m altoza - glyukoza qoldiqlaridan;
• cellobiose - ikkita D shaklidagi beta-glyukoza qoldiqlaridan iborat;
• laktoza - galaktoza + glyukoza;
• laktuloza - galaktoza + fruktoza va boshqalar.

Keyin, mavjud qoldiqlarga ko'ra, glikozid ko'prik turini aniq ko'rsatuvchi struktura formulasini tuzish kerak.

Tirik organizmlar uchun ahamiyati

Disaxaridlarning roli ham juda muhim, nafaqat tuzilishi muhim. Uglevodlar va yog'larning funktsiyalari odatda o'xshashdir. Asos - energiya komponenti. Biroq, ayrim disaxaridlar uchun ularning o'ziga xos ma'nosi berilishi kerak.

1. Saxaroza inson organizmidagi glyukozaning asosiy manbai hisoblanadi.
2. Laktoza sut emizuvchilarning ona sutida, jumladan, ayollar sutida 8% gacha topiladi.
3. Laktuloza tibbiyotda qoʻllash uchun laboratoriyada olinadi va sut mahsulotlariga qoʻshiladi.

Inson tanasi va boshqa mavjudotlardagi har qanday disaxarid, trisaxarid va boshqalar monozalarni hosil qilish uchun bir zumda gidrolizga uchraydi. Aynan shu xususiyat odamlar tomonidan uglevodlarning ushbu sinfini xom, o'zgarmagan holda (lavlagi yoki qamish shakari) ishlatishiga asoslanadi.

Polisaxaridlar: molekulalarning xususiyatlari

Ushbu turkumdagi uglevodlarning funktsiyalari, tarkibi va tuzilishi tirik mavjudotlar organizmlari uchun, shuningdek, insonning iqtisodiy faoliyati uchun katta ahamiyatga ega. Birinchidan, qaysi uglevodlar polisakkaridlar ekanligini aniqlashingiz kerak.

Ularning koʻpi bor:

• kraxmal;
• glikogen;
• murein;
• glyukomannan;
• tsellyuloza;
• dekstrin;
• galaktomannan;
• muromin;
• pektik moddalar;
• amiloza;
• chitin.

Bu toʻliq roʻyxat emas, faqat hayvonlar va oʻsimliklar uchun eng muhimi. Agar siz "Bir qator polisaxaridlarning uglevodlarining strukturaviy xususiyatlarini belgilang" topshirig'ini bajarsangiz, unda birinchi navbatda ularning fazoviy tuzilishiga e'tibor berish kerak. Bular glikozid kimyoviy bog'lar bilan o'zaro bog'langan yuzlab monomer birliklaridan tashkil topgan juda katta hajmli, ulkan molekulalardir. Ko'pincha polisaxarid uglevod molekulalarining tuzilishi qatlamli tarkibga ega.

Bunday molekulalarning ma'lum bir tasnifi mavjud.

1. Homopolisaxaridlar - monosaxaridlarning bir xil takrorlanuvchi birliklaridan iborat. Monozlarga qarab, ular geksozalar, pentozalar va boshqalar (glyukanlar, mannanlar, galaktanlar) bo'lishi mumkin.
2. Heteropolisaxaridlar - turli monomer birliklari tomonidan hosil qilingan.

Chiziqli fazoviy tuzilishga ega birikmalar, masalan, tsellyulozani o'z ichiga olishi kerak. Aksariyat polisaxaridlar shoxlangan tuzilishga ega - kraxmal, glikogen, xitin va boshqalar.

Tirik mavjudotlar tanasidagi roli

Uglevodlarning ushbu guruhining tuzilishi va funktsiyalari barcha mavjudotlarning hayotiy faoliyati bilan chambarchas bog'liq. Shunday qilib, masalan, zaxira ozuqa shaklidagi o'simliklar kurtak yoki ildizning turli qismlarida kraxmal to'playdi. Hayvonlar uchun asosiy energiya manbai yana polisaxaridlar bo'lib, ularning parchalanishi juda ko'p energiya hosil qiladi.

Uglevodlar hujayra tuzilishida juda muhim rol o'ynaydi. Ko'pgina hasharotlar va qisqichbaqasimonlarning qoplami xitindan, murein bakteriya hujayra devorining tarkibiy qismi, tsellyuloza o'simliklarning asosidir.

Hayvonlardan olingan zahiraviy ozuqa glikogen molekulalari yoki, odatda, hayvon yog'i hisoblanadi. U tananing alohida qismlarida saqlanadi va nafaqat energiya, balki mexanik ta'sirlardan himoya funktsiyasini ham bajaradi.

Ko'pchilik organizmlar uchun uglevodlarning tuzilishi katta ahamiyatga ega. Har bir hayvon va o'simlikning biologiyasi shundayki, u doimiy, bitmas-tuganmas energiya manbasini talab qiladi. Va faqat ular buni, va eng muhimi, polisakkaridlar shaklida berishi mumkin. Shunday qilib, metabolik jarayonlar natijasida 1 g uglevodning to'liq parchalanishi 4,1 kkal energiya ajralib chiqishiga olib keladi! Bu maksimal, boshqa ulanishlar yo'q. Shuning uchun uglevodlar har qanday odam va hayvonning ratsionida bo'lishi kerak. O'simliklar esa o'zlariga g'amxo'rlik qiladilar: fotosintez jarayonida ular o'zlarida kraxmal hosil qiladi va uni saqlaydi.

Uglevodlarning umumiy xossalari

Yoglar, oqsillar va uglevodlarning tuzilishiumuman o'xshash. Axir, ularning barchasi makromolekulalardir. Hatto ularning ba'zi funktsiyalari umumiy xususiyatga ega. Sayyora biomassasi hayotidagi barcha uglevodlarning roli va ahamiyatini umumlashtirish kerak.

1. Uglevodlarning tarkibi va tuzilishi ularning o'simlik hujayralari, hayvonlar va bakteriya membranalari qobig'i uchun qurilish materiali sifatida ishlatilishini, shuningdek hujayra ichidagi organellalarning shakllanishini nazarda tutadi.
2. Himoya funksiyasi. U o'simlik organizmlariga xos bo'lib, tikanlar, tikanlar va boshqalar shakllanishida namoyon bo'ladi.
3. Plastik roli - hayotiy muhim molekulalarning (DNK, RNK, ATP va boshqalar) shakllanishi.
4. Retseptor funktsiyasi. Polisaxaridlar va oligosakkaridlar hujayra membranasi orqali transport o'tkazmalarining faol ishtirokchilari bo'lib, ta'sirni ushlab turadigan "qo'riqchilar"dir.
5. Energiya roli eng muhim hisoblanadi. Barcha hujayra ichidagi jarayonlar, shuningdek, butun organizmning ishi uchun maksimal energiya beradi.
6. Osmotik bosimni tartibga solish - glyukoza buni nazorat qiladi.
7. Ba'zi polisaxaridlar zahira ozuqa moddasiga, hayvonlar uchun energiya manbaiga aylanadi.

Shunday qilib, yog'lar, oqsillar va uglevodlarning tuzilishi, ularning vazifalari va tirik tizimlar organizmlaridagi roli hal qiluvchi va hal qiluvchi ahamiyatga ega ekanligi aniq. Bu molekulalar hayotning yaratuvchilari bo'lib, ular ham uni saqlaydi va qo'llab-quvvatlaydi.

Boshqa makromolekulyar birikmalar bilan uglevodlar

Uglevodlarning sof shaklda emas, balki boshqa molekulalar bilan birgalikdagi roli ham ma'lum. Ular orasida eng keng tarqalgankabi:

• glikozaminoglikanlar yoki mukopolisaxaridlar;
• glikoproteinlar.

Ushbu turdagi uglevodlarning tuzilishi va xossalari ancha murakkab, chunki turli funktsional guruhlar kompleksga birlashtirilgan. Ushbu turdagi molekulalarning asosiy roli organizmlarning ko'plab hayotiy jarayonlarida ishtirok etishdir. Vakillar: gialuron kislotasi, xondroitin sulfat, heparan, keratan sulfat va boshqalar.

Polisaxaridlarning boshqa biologik faol molekulalar bilan komplekslari ham mavjud. Masalan, glikoproteinlar yoki lipopolisakkaridlar. Ularning mavjudligi organizmning immunologik reaktsiyalarini shakllantirishda muhim ahamiyatga ega, chunki ular limfa tizimi hujayralarining bir qismidir.