Ví dụ về monosaccharid disaccharid polysaccharid. Monosaccharid, disaccharid, polysaccharid: các loại cacbohydrat trong ví dụ. Tính chất hóa học của tinh bột và xenlulozơ
20. Disaccharid khử (maltose, lactose): cấu trúc, biến đổi sinh hóa (oxi hóa, khử).
Khử disaccharid. Trong các disaccharide này, một trong những gốc monosaccharide tham gia vào việc hình thành liên kết glycosidic do nhóm hydroxyl, thường gặp nhất ở C-4 hoặc C-6, ít thường xuyên hơn ở C-3. Disaccharide có một nhóm hydroxyl hemiacetal tự do, do đó khả năng mở vòng được giữ lại. Các tính chất khử của các disaccharide như vậy và sự biến đổi của các dung dịch mới chuẩn bị của chúng là do khả năng xảy ra hiện tượng phản ứng xyclo-oxo-tautomerism. Các đại diện của disaccharid có tính khử là maltose, cellobiose, lactose.
maltose (tên gọi đường xmal tầm thường) "- sản phẩm của quá trình thủy phân bằng enzym tinh bột.
Trong disaccharide này, các gốc monosaccharide được liên kết bằng liên kết glycoside-glycose (a-1,4-bond).
Do sự hiện diện của một hàm hemiacetal trong phân tử maltose, a-anomer ở trạng thái cân bằng với p-anomer - p-maltose, 4-0- (a-D-glucopyranosyl) -p-0-glucopyranose. Nếu cho nó bị thuỷ phân bằng axit thì thu được 2 mol glucozơ là 0 - (+).
Trái ngược với sucrose, maltose là một glycoside khử, vì cấu trúc của nó chứa một đoạn hemiacetal. Maltose cho phản ứng với thuốc thử Benedict-Fehling và phenylhydrazine.
Maltose là một loại đường khử vì nó có một nhóm hydroxyl hemiacetal không được thay thế. Khi đun sôi maltose với axit loãng và dưới tác dụng của enzyme, maltase bị thủy phân (tạo thành 2 phân tử glucose C6H12O6).
Maltose chứa một hydroxyl glycosidic tự do gần nguyên tử C-1-carbon, do đó nó có tính khử đặc trưng là khử mono- và disaccharid. Trong dung dịch, maltose có thể tồn tại ở hai dạng - mạch vòng và aldehyde, chúng ở trạng thái cân bằng động. Khi maltose bị thủy phân bởi enzyme maltase, hai phân tử alpha-D-glucose được hình thành. Khi nhóm aldehyde của maltose bị oxy hóa, axit maltobionic được hình thành.
Các ví dụ khác về disaccharide bao gồm đường lactose (đường sữa) - một disaccharide chứa dư lượng p-D-galactopyranose (ở dạng cố định (3-dạng) và D-glucose và có trong sữa của hầu hết các loài động vật có vú:
Thủy phân sacaroza với sự có mặt của axit khoáng (H 2 SO 4, Hcl, H 2 CO 3):
Quá trình oxy hóa maltose (khử disaccharide), chẳng hạn như phản ứng "gương bạc":
21. Disaccharid không khử (sucrose): cấu tạo, nghịch đảo, ứng dụng.
Sucrose là một disaccharide bao gồm các gốc D-glucose và D-fructose được liên kết bằng liên kết glycoside-glycosidic (liên kết a-1, -2).
Sucrose là một disaccharide không có tính khử (xem Oligosaccharides), một chất dự trữ rộng rãi trong thực vật, được hình thành trong quá trình quang hợp và được lưu trữ trong lá, thân, rễ, hoa hoặc quả. Khi tải trên nhiệt độ nóng chảy xảy ra sự phân hủy và tạo màu của chất nóng chảy (caramen hóa). Sucrose không làm giảm thuốc thử Fehling, nó khá bền với kiềm, nhưng là một ketofuranoside, nó cực kỳ dễ dàng (nhanh hơn gấp 500 lần so với trehalose hoặc maltose) bị axit phân chia (thủy phân) thành D-glucose và D-fructose. Sự thủy phân của sucrose đi kèm với sự thay đổi dấu hiệu của nhịp đập. quay của giải pháp và do đó được gọi là nghịch đảo.
Quá trình thủy phân tương tự diễn ra dưới tác dụng của a-glucosidase (maltase) hoặc b-fructofuranosidase (invertase). Sucrose dễ bị lên men bởi nấm men. Là yếu với một (K khoảng 10-13), sacaroza tạo phức (saccharat) với hydroxit của kim loại kiềm và kiềm thổ, lúa mạch đen tái tạo sacaroza dưới tác dụng của CO2.
Quá trình sinh tổng hợp sucrose xảy ra ở phần lớn các sinh vật nhân chuẩn quang hợp, DOS. khối lượng to-rykh được tạo thành từ thực vật (ngoại trừ các đại diện đỏ, nâu, cũng như tảo cát và một số tảo đơn bào khác); giai đoạn quan trọng của nó là cho vay. uridine diphosphate glucose và 6-phosphate-D-fructose. Động vật không có khả năng sinh tổng hợp sucrose.
Nghịch đảo sucrose. Sự thủy phân bằng axit (+) sacaroza hoặc tác dụng của men invertase tạo ra lượng D (+) glucoza và D (-) fructoza bằng nhau. Quá trình thủy phân kèm theo sự thay đổi dấu của góc quay riêng [α] từ dương sang âm, do đó quá trình này được gọi là quá trình nghịch chuyển, và hỗn hợp D (+) glucoza và D (-) fructoza được gọi là đường nghịch đảo.
Sucrose thu được trong vũ hội. vảy từ nước mía Saccharum officinarum hoặc Beta vulgaris củ cải đường; hai nhà máy này cung cấp khoảng. 90% sản lượng sacaroza trên thế giới (theo tỷ lệ khoảng 2: 1), vượt quá 50 triệu tấn / năm. Chèm. quá trình tổng hợp sucrose rất phức tạp và kinh tế. không quan trọng.
Sucrose được dùng làm thực phẩm. sản phẩm (đường) trực tiếp hoặc như một phần của bánh kẹo, và ở nồng độ cao như một chất bảo quản; sucrose cũng đóng vai trò là chất nền trong vũ hội. lên men quy trình sản xuất etanol, butanol, glycerin, xitric và axit levulinic, dextran; cũng được sử dụng trong việc chuẩn bị lek. Thứ Tư; một số este của sacaroza với axit béo cao hơn được sử dụng làm chất tẩy rửa không ion.
Đối với các phẩm chất. phát hiện sacaroza, có thể dùng phương pháp nhuộm xanh lam bằng dung dịch kiềm của diazouracil, tuy nhiên, vết cắt cũng cho các oligosaccharid cao hơn có chứa một đoạn đường sacaroza trong phân tử, raffinose, gentianose, stachyose.
| " |
Một trong những loại hợp chất hữu cơ cần thiết cho hoạt động đầy đủ của cơ thể con người là carbohydrate.
Chúng được chia thành nhiều loại theo cấu trúc - monosaccharid, disaccharid và polysaccharid. Cần phải hiểu chúng dùng để làm gì và tính chất vật lý hóa học của chúng là gì.
Carbohydrate là những hợp chất có chứa carbon, hydro và oxy. Thông thường chúng có nguồn gốc tự nhiên, mặc dù một số được tạo ra trong công nghiệp. Vai trò của chúng đối với sự sống của các cơ thể sống là vô cùng to lớn.
Các chức năng chính của chúng như sau:
- Năng lượng. Các hợp chất này là nguồn năng lượng chính. Hầu hết các cơ quan có thể hoạt động hoàn toàn nhờ năng lượng thu được từ quá trình oxy hóa glucose.
- Cấu trúc. Carbohydrate cần thiết cho sự hình thành của hầu hết các tế bào cơ thể. Chất xơ đóng vai trò là vật liệu hỗ trợ, và carbohydrate phức hợp được tìm thấy trong xương và sụn. Một trong những thành phần của màng tế bào là axit hyaluronic. Ngoài ra, các hợp chất carbohydrate cũng cần thiết trong quá trình sản xuất enzyme.
- Bảo vệ. Trong quá trình hoạt động của cơ thể, công việc của các tuyến được thực hiện, chúng tiết ra các chất dịch cần thiết để bảo vệ các cơ quan nội tạng khỏi các tác động gây bệnh. Một phần đáng kể của những chất lỏng này được đại diện bởi cacbohydrat.
- Quy định. Chức năng này được thể hiện ở tác động lên cơ thể người của glucose (duy trì cân bằng nội môi, kiểm soát áp suất thẩm thấu) và chất xơ (ảnh hưởng đến nhu động đường tiêu hóa).
- Các tính năng đặc biệt. Chúng là đặc trưng của một số loại carbohydrate. Các chức năng đặc biệt này bao gồm: tham gia vào quá trình dẫn truyền các xung thần kinh, hình thành các nhóm máu khác nhau, v.v.
Dựa trên thực tế là các chức năng của cacbohydrat khá đa dạng, có thể giả định rằng các hợp chất này nên khác nhau về cấu trúc và đặc điểm của chúng.
Điều này đúng và phân loại chính của chúng bao gồm các giống như:
- . Chúng được coi là đơn giản nhất. Các loại carbohydrate còn lại tham gia vào quá trình thủy phân và phân hủy thành các thành phần nhỏ hơn. Monosaccharid không có khả năng này, chúng là sản phẩm cuối cùng.
- disaccharides. Trong một số phân loại, chúng được gọi là oligosaccharid. Chúng chứa hai phân tử monosaccharide. Đó là trên chúng mà disaccharide được phân chia trong quá trình thủy phân.
- Oligosaccharides. Hợp chất này chứa từ 2 đến 10 phân tử monosaccharid.
- Polysaccharid. Các hợp chất này là loại lớn nhất. Chúng chứa hơn 10 phân tử monosaccharid.
Mỗi loại carbohydrate có những đặc điểm riêng. Bạn cần phải xem xét chúng để hiểu mỗi chúng ảnh hưởng đến cơ thể con người như thế nào và lợi ích của nó là gì.
Các hợp chất này là dạng đơn giản nhất của cacbohydrat. Chúng chứa một phân tử, do đó, trong quá trình thủy phân, chúng không phân chia thành các khối nhỏ. Các monosaccharid kết hợp với nhau để tạo thành disaccharid, oligosaccharid và polysaccharid.
Chúng được phân biệt bởi một trạng thái tập hợp rắn và một vị ngọt. Chúng có khả năng hòa tan trong nước. Chúng cũng có thể hòa tan trong rượu (phản ứng yếu hơn với nước). Các monosaccarit hầu như không có phản ứng trộn với este.
Các monosaccharide tự nhiên thường được nhắc đến nhiều nhất. Một số người trong số họ tiêu thụ với thực phẩm. Chúng bao gồm glucose, fructose và galactose.
- sô cô la;
- Hoa quả;
- một số loại rượu;
- xi-rô, v.v.
Chức năng chính của carbohydrate loại này là năng lượng. Không thể nói rằng cơ thể không thể làm được nếu không có chúng, nhưng chúng có những đặc tính quan trọng đối với hoạt động đầy đủ của cơ thể, ví dụ, tham gia vào các quá trình trao đổi chất.
Monosaccharide được cơ thể hấp thụ nhanh hơn bất cứ thứ gì xảy ra trong đường tiêu hóa. Quá trình đồng hóa cacbohydrat phức tạp, không giống như các hợp chất đơn giản, không đơn giản như vậy. Đầu tiên, các hợp chất phức tạp phải được chia thành các monosaccharide, chỉ sau đó chúng mới được hấp thụ.
Nó là một trong những loại monosaccharide phổ biến. Nó là một chất kết tinh màu trắng được hình thành tự nhiên - trong quá trình quang hợp hoặc trong quá trình thủy phân. Công thức hợp chất là C6H12O6. Chất dễ tan trong nước, có vị ngọt.
Glucose cung cấp năng lượng cho các tế bào cơ và mô não. Khi uống vào cơ thể, chất này sẽ được hấp thụ, đi vào máu và lan truyền khắp cơ thể. Ở đó nó bị oxy hóa với sự giải phóng năng lượng. Đây là nguồn cung cấp năng lượng chính cho não bộ.
Với sự thiếu hụt glucose trong cơ thể, hạ đường huyết phát triển, ảnh hưởng chủ yếu đến hoạt động của các cấu trúc não. Tuy nhiên, hàm lượng quá nhiều của nó trong máu cũng rất nguy hiểm, vì nó dẫn đến sự phát triển của bệnh tiểu đường. Ngoài ra, khi tiêu thụ một lượng lớn glucose, trọng lượng cơ thể bắt đầu tăng lên.
Fructose
Nó thuộc về nhóm monosaccharide và rất giống với glucose. Sự khác biệt về tốc độ đồng hóa chậm hơn. Điều này là do fructose trước tiên phải được chuyển đổi thành glucose để được hấp thụ.
Do đó, hợp chất này được coi là vô hại đối với bệnh nhân tiểu đường, vì việc tiêu thụ nó không dẫn đến sự thay đổi mạnh về lượng đường trong máu. Tuy nhiên, chẩn đoán này vẫn cần thận trọng.
Đường fructose có khả năng chuyển hóa nhanh chóng thành các axit béo gây béo phì. Nó cũng làm giảm độ nhạy insulin, nguyên nhân gây ra bệnh tiểu đường loại 2.
Chất này có thể được lấy từ quả mọng và trái cây, và cả từ mật ong. Thông thường nó ở đó kết hợp với glucose. Hợp chất cũng có màu trắng. Vị ngọt và đặc điểm này đậm hơn trong trường hợp của glucose.
Các kết nối khác
Có các hợp chất monosaccharide khác. Chúng có thể là tự nhiên hoặc bán nhân tạo.
Chất tự nhiên là galactose. Nó cũng được tìm thấy trong thực phẩm, nhưng không được tìm thấy ở dạng nguyên chất. Galactose là kết quả của quá trình thủy phân lactose. Nguồn chính của nó được gọi là sữa.
Các monosaccharide tự nhiên khác là ribose, deoxyribose và mannose.
Cũng có nhiều loại carbohydrate như vậy, được sử dụng cho các công nghệ công nghiệp.
Những chất này cũng được tìm thấy trong thực phẩm và đi vào cơ thể con người:
- rhamnose;
- erythrulose;
- ribulose;
- D-xyloza;
- L-allose;
- D-sorbose, v.v.
Mỗi hợp chất này có đặc điểm và chức năng riêng.
Disaccharid và công dụng của chúng
Loại hợp chất carbohydrate tiếp theo là disaccharide. Chúng được coi là những chất phức tạp. Kết quả của quá trình thủy phân, hai phân tử monosaccharide được hình thành từ chúng.
Loại carbohydrate này có các đặc điểm sau:
- độ cứng;
- độ hòa tan trong nước;
- khả năng hòa tan kém trong rượu đậm đặc;
- hương vị ngọt ngào;
- màu - từ trắng đến nâu.
Tính chất hóa học chính của disaccharid là phản ứng thủy phân (phá vỡ liên kết glycosidic và hình thành monosaccharid) và ngưng tụ (polysaccharid được tạo thành).
Có 2 loại hợp chất như vậy:
- Phục hồi. Đặc điểm của chúng là sự hiện diện của nhóm hydroxyl hemiacetal tự do. Do nó, các chất như vậy có tính chất khử. Nhóm carbohydrate này bao gồm cellobiose, maltose và lactose.
- Không giảm. Các hợp chất này không có tính khử vì chúng thiếu nhóm hydroxyl hemiacetal. Các chất được biết đến nhiều nhất của loại này là sucrose và trehalose.
Các hợp chất này phân bố rộng rãi trong tự nhiên. Chúng có thể xuất hiện ở cả dạng tự do và là một phần của các hợp chất khác. Disaccharide là một nguồn năng lượng, vì glucose được hình thành từ chúng trong quá trình thủy phân.
Đường lactose rất quan trọng đối với trẻ em vì nó là thành phần chính của thức ăn cho trẻ. Một chức năng khác của cacbohydrat thuộc loại này là cấu trúc, vì chúng là một phần của xenlulo, cần thiết cho sự hình thành tế bào thực vật.
Đặc điểm và tính năng của polysaccharid
Một loại carbohydrate khác là polysaccharide. Đây là loại kết nối phức tạp nhất. Chúng bao gồm một số lượng lớn monosaccharid (thành phần chính của chúng là glucose). Trong đường tiêu hóa, polysaccharid không được hấp thụ - chúng được phân chia lần đầu tiên.
Các tính năng của các chất này là:
- không hòa tan (hoặc hòa tan yếu) trong nước;
- màu hơi vàng (hoặc không có màu);
- chúng không có mùi;
- hầu như tất cả chúng đều không vị (một số có vị ngọt).
Các tính chất hóa học của các chất này bao gồm quá trình thủy phân, được thực hiện dưới ảnh hưởng của chất xúc tác. Kết quả của phản ứng là sự phân hủy hợp chất thành các yếu tố cấu trúc - monosaccharide.
Một tính chất khác là sự hình thành của các dẫn xuất. Polysaccharid có thể phản ứng với axit.
Sản phẩm hình thành trong các quá trình này rất đa dạng. Đây là axetat, sunfat, este, phốt phát, v.v.
Ví dụ về polysaccharid:
- tinh bột;
- xenlulôzơ;
- glycogen;
- kitin.
Tài liệu video giáo dục về chức năng và phân loại của cacbohydrat:
Những chất này rất quan trọng đối với hoạt động đầy đủ của cơ thể nói chung và các tế bào riêng lẻ. Chúng cung cấp năng lượng cho cơ thể, tham gia vào quá trình hình thành các tế bào, bảo vệ các cơ quan nội tạng khỏi những tổn thương và tác động xấu. Chúng cũng đóng vai trò là chất dự trữ mà động vật và thực vật cần trong một thời kỳ khó khăn.
Các disaccharide tham gia vào hầu hết các phản ứng đặc trưng của monosaccharide: chúng tạo thành ete và este, glycoside, dẫn xuất của nhóm cacbonyl. Các disaccharide khử bị oxy hóa thành axit glycobionic. Liên kết glycosidic trong disaccharid bị phân cắt dưới tác dụng của dung dịch nước của axit và enzym. Trong dung dịch kiềm loãng, đisaccarit bền. Enzim hoạt động có chọn lọc, chỉ phân cắt? - hay chỉ? - liên kếtglycosidic / 6 /.
Chuỗi các phản ứng - oxy hóa, metyl hóa, thủy phân, cho phép bạn thiết lập cấu trúc của disaccharide (Hình 7).
Cơm. 7
Quá trình oxi hóa có thể xác định được monosaccarit nào ở cuối quá trình khử. Sự metyl hóa và sự thủy phân cung cấp thông tin về vị trí của liên kết glycosidic và kích thước của chu kỳ các đơn vị monosaccharide. Cấu hình của liên kết glycosidic (?? hoặc ?? có thể được xác định bằng cách sử dụng enzyme thủy phân / 1 /.
Vai trò sinh học của disaccharid
Sucrose được phân hủy trong đường tiêu hóa thành glucose và fructose. Sucrose là loại đường phổ biến nhất. Nguồn cung cấp sucrose: củ cải đường (14-18%) và đường mía (10-15%). Hàm lượng sucrose: trong đường cát - 99,75%, trong đường tinh luyện - 99,9%.
Sucrose có khả năng biến thành chất béo. Tiêu thụ quá nhiều carbohydrate này trong chế độ ăn uống gây ra vi phạm chuyển hóa chất béo và cholesterol trong cơ thể con người, có tác động tiêu cực đến trạng thái và chức năng của hệ vi sinh đường ruột, làm tăng tỷ lệ vi sinh phản ứng, làm tăng cường độ của các quá trình phản ứng tái tạo trong ruột, dẫn đến sự phát triển của chứng đầy hơi trong ruột. Sự dư thừa đường sucrose trong chế độ ăn uống của trẻ em sẽ dẫn đến sự phát triển của sâu răng.
Lactose là một loại carbohydrate có nguồn gốc động vật. Trong quá trình thủy phân, nó bị phân hủy thành glucose và galactose. Quá trình thủy phân diễn ra chậm, hạn chế quá trình lên men, điều này rất quan trọng trong chế độ dinh dưỡng của trẻ sơ sinh. Việc hấp thụ đường lactose trong cơ thể góp phần vào sự phát triển của vi khuẩn axit lactic ngăn chặn sự phát triển của vi sinh vật hoạt tính kém. Đường lactose được sử dụng ở mức độ ít nhất để hình thành chất béo và không làm tăng hàm lượng cholesterol trong máu. Nguồn cung cấp lactose: sữa và các sản phẩm từ sữa, trong đó hàm lượng disaccharide này có thể lên tới 4 - 6%.
Sucrose, lactose và maltose là những chất tạo mùi vị và thức ăn có giá trị. Ngành công nghiệp đường sản xuất đường sucrose.
Disaccharide của cellobiose cần thiết cho đời sống thực vật, vì nó là thành phần cấu tạo của cellulose / 4 /.
sucrose glycosidic hóa học disaccharide
Giống như monosaccharid, được phân bố rộng rãi trong tự nhiên và disaccharides- được tất cả mọi người biết đến sacaroza(đường mía hoặc đường củ cải), đường lactose(đường sữa), maltose(Đường malt).
Bản thân thuật ngữ "disaccharide" cho chúng ta biết về hai gốc monosaccharide liên kết với nhau trong phân tử của các hợp chất hữu cơ này, có thể thu được bằng cách thủy phân (phân hủy bằng nước) phân tử disaccharide.
disaccharides- cacbohydrat, các phân tử của chúng bao gồm hai gốc monosaccharide, được kết nối với nhau do sự tương tác của hai nhóm hydroxyl.
Trong quá trình hình thành phân tử đisaccarit, một phân tử nước bị tách ra:
hoặc đối với đường sucrose:
Do đó, công thức phân tử của đisaccarit là C 12 H 22 O 11.
Sự hình thành đường sucrose xảy ra trong tế bào thực vật dưới tác động của các enzym. Nhưng các nhà hóa học đã tìm ra cách để thực hiện nhiều phản ứng là một phần của quá trình xảy ra trong động vật hoang dã. Năm 1953, nhà hóa học người Pháp R. Lemieux lần đầu tiên thực hiện quá trình tổng hợp sacarozơ, được người đương thời gọi là “cuộc chinh phục đỉnh Everest của hóa học hữu cơ”.
Trong công nghiệp, sucrose được lấy từ nước mía (hàm lượng 14-16%), củ cải đường (16-21%), cũng như một số loại cây khác, chẳng hạn như cây phong hoặc lê Canada.
Mọi người đều biết rằng sucrose là một chất kết tinh có vị ngọt và hòa tan nhiều trong nước.
Nước mía chứa đường sucrose carbohydrate, thường được gọi là đường.
Tên tuổi của nhà hóa học và luyện kim người Đức A. Marggraf gắn liền với việc sản xuất đường từ củ cải đường. Ông là một trong những nhà nghiên cứu đầu tiên sử dụng kính hiển vi trong các nghiên cứu hóa học của mình, nhờ đó ông đã phát hiện ra các tinh thể đường trong nước ép củ cải đường vào năm 1747.
Lactose - tinh thể đường sữa,được lấy từ sữa của động vật có vú vào đầu thế kỷ 17. Lactose là một disaccharide ít ngọt hơn sucrose.
Bây giờ chúng ta hãy làm quen với cacbohydrat có cấu trúc phức tạp hơn - polysaccharid.
Polysaccharid- cacbohydrat cao phân tử, phân tử của chúng bao gồm nhiều monosaccarit.
Ở dạng đơn giản, lược đồ chung có thể được biểu diễn như sau:
Bây giờ chúng ta hãy so sánh cấu trúc và tính chất của tinh bột và xenlulozơ - những đại diện quan trọng nhất của polysaccharid.
Đơn vị cấu trúc của chuỗi polyme của các polysaccharid này, công thức của nó là (C 6 H 10 O 5) n, là các gốc glucoza. Để viết thành phần của đơn vị cấu tạo (C 6 H 10 O 5), bạn cần trừ đi một phân tử nước trong công thức glucozơ.
Xenlulozơ và tinh bột có nguồn gốc thực vật. Chúng được hình thành từ các phân tử glucose là kết quả của quá trình trùng ngưng.
Phương trình cho phản ứng trùng ngưng, cũng như quá trình nghịch đảo của quá trình thủy phân polysaccharid, có thể được viết theo điều kiện như sau:
Phân tử tinh bột có thể có cả kiểu cấu trúc mạch thẳng và cấu trúc phân nhánh, phân tử xenlulozơ chỉ có thể có cấu trúc mạch thẳng.
Khi tương tác với iot, tinh bột, không giống như xenlulozơ, cho màu xanh lam.
Các polysaccharid này cũng có các chức năng khác nhau trong tế bào thực vật. Tinh bột đóng vai trò là chất dinh dưỡng dự trữ, xenlulozơ thực hiện chức năng cấu trúc, xây dựng. Thành tế bào thực vật được tạo thành từ xenlulozơ.
Bạn có câu hỏi nào không? Bạn không biết cách làm bài tập?
Để được trợ giúp từ một gia sư -.
Bài học đầu tiên là miễn phí!
blog.site, với việc sao chép toàn bộ hoặc một phần tài liệu, cần có liên kết đến nguồn.
Tùy thuộc vào số lượng phân tử monosaccharid được hình thành trong quá trình thủy phân polysaccharid, sau này được chia thành oligosaccharid (disaccharid, trisaccharid) và polysaccharid.
Disaccharide có tầm quan trọng thực tế lớn nhất. Disaccharides (bioses) khi thủy phân tạo thành hai monosaccharide giống nhau hoặc khác nhau. Disaccharid được chia thành hai nhóm: khử và không khử.
Kết nối giữa hai phân tử monosaccharide được thiết lập bằng cách sử dụng hai nhóm hydroxyl - một từ mỗi phân tử monose. Tuy nhiên, bản chất của mối quan hệ này có thể khác. Nếu một trong các phân tử monosaccharide luôn cung cấp hydroxyl hemiacetal (glycosidic) của nó, thì phân tử thứ hai tham gia vào quá trình này với hydroxyl hemiacetal (glycoside được hình thành - liên kết glycosidic) hoặc hydroxyl rượu (glycoside được hình thành - liên kết glycose ).
Sự vắng mặt hoặc có mặt của hemiacetal hydroxyl trong phân tử disaccharide ảnh hưởng đến tính chất của disaccharide. Nếu cả hai phân tử tham gia vào quá trình hình thành disaccharide với hydroxyl hemiacetal của chúng (glycoside - liên kết glycosidic), thì cả hai gốc monose đều có dạng mạch vòng cố định và nhóm aldehyde của disaccharide như vậy không thể được tạo thành. Một disaccharide như vậy không có tính khử và được gọi là disaccharide không có tính khử.
Trong trường hợp liên kết glycoside-glycose, dạng mạch vòng của một monosaccarit dư không cố định, nó có thể chuyển thành dạng anđehit và khi đó đisaccarit sẽ có tính khử. Một disaccharide như vậy được gọi là khử. Các disaccharid khử thể hiện các phản ứng đặc trưng của các monosaccharid tương ứng.
Các disaccharid khử bao gồm, đặc biệt, maltose (đường mạch nha) có trong mạch nha, i. nảy mầm, và sau đó làm khô và nghiền hạt ngũ cốc.
(maltose)
Maltose bao gồm hai gốc D-glucopyranose được liên kết bởi liên kết (1–4) -glycosidic, tức là hydroxyl glycosidic của một phân tử và hydroxyl rượu ở nguyên tử cacbon thứ tư của một phân tử monosaccharide khác tham gia vào việc hình thành liên kết ete. Nguyên tử cacbon anomeric (С 1) tham gia vào việc hình thành liên kết này có cấu hình α và nguyên tử anome có hydroxyl glycosidic tự do (được biểu thị bằng màu đỏ) có thể có cả cấu hình α - (α - maltose) và β ( β- mantozơ).
Maltose là một tinh thể màu trắng, hòa tan nhiều trong nước, có vị ngọt nhưng ít hơn nhiều so với đường (sucrose).
Như có thể thấy, maltose chứa một glycosidic hydroxyl tự do, do đó khả năng mở vòng và chuyển sang dạng aldehyde được giữ lại. Về mặt này, maltose có thể tham gia vào các phản ứng đặc trưng của andehit, và đặc biệt, tạo ra phản ứng "tráng gương bạc", do đó nó được gọi là disaccharide có tính khử. Ngoài ra, maltose tham gia vào nhiều phản ứng đặc trưng của monosaccharide, ví dụ, nó tạo thành ete và este (xem tính chất hóa học của monosaccharide).
Sucrose (củ cải đường hoặc đường mía) là một disaccharide không có tính khử. Nó được tìm thấy trong mía, củ cải đường (chiếm tới 28% chất khô), nước ép thực vật và hoa quả. Phân tử sucrose được xây dựng từ α, D-glucopyranose và β, D-fructofuranose.
(đường sacaroza)
Ngược lại với maltose, liên kết glycosidic (1–2) giữa các monosaccharide được hình thành với chi phí của các hydroxyl glycosidic của cả hai phân tử, nghĩa là không có hydroxyl glycosidic tự do. Kết quả là sacaroza không có khả năng khử, không cho phản ứng “tráng gương bạc”, do đó nó được gọi là đisaccarit không có tính khử.
Sucrose là một chất kết tinh màu trắng, có vị ngọt, tan nhiều trong nước.
Sucrose được đặc trưng bởi các phản ứng trên nhóm hydroxyl. Giống như tất cả các disaccharide, sucrose được chuyển đổi bằng cách thủy phân bằng axit hoặc enzym thành monosaccharide mà nó được cấu tạo.
Polysaccharid là những chất có khối lượng phân tử lớn. Trong polysaccharid, các gốc monosaccharid được liên kết với nhau bằng liên kết glycosid - glycose. Do đó, chúng có thể được coi là polyglycoside. Các gốc monosaccharide tạo nên phân tử polysaccharide có thể giống nhau, nhưng có thể khác nhau; trong trường hợp đầu tiên, đây là các homopolysaccharid, trong trường hợp thứ hai, là các heteropolysaccharid.
Các polysaccharid quan trọng nhất là tinh bột và cellulose (chất xơ). Chúng được xây dựng từ dư lượng glucose. Công thức chung của các polisaccarit này là (C 6 H 10 O 5) n. Glycosidic (ở C 1-nguyên tử) và rượu (ở C 4-nguyên tử) hydroxyl thường tham gia vào việc hình thành các phân tử polysaccharide, tức là (1-4) -glycosidic được tạo thành.
Tinh bột là hỗn hợp của hai polysaccharid được xây dựng từ các đơn vị α, D-glucopyranose: amylose (10-20%) và amylopectin (80-90%). Tinh bột được hình thành trong thực vật trong quá trình quang hợp và được lắng đọng dưới dạng carbohydrate "dự trữ" trong rễ, củ và hạt. Ví dụ, hạt gạo, lúa mì, lúa mạch đen và các loại ngũ cốc khác chứa 60-80% tinh bột, củ khoai tây - 15-20%. Một vai trò liên quan trong thế giới động vật là do polysaccharide glycogen, được "lưu trữ" chủ yếu trong gan.
Tinh bột là chất bột màu trắng gồm các hạt nhỏ, không tan trong nước lạnh. Khi xử lý tinh bột bằng nước ấm, có thể phân lập hai phần: một phần hòa tan trong nước ấm và bao gồm polysaccharide amyloza, và một phần chỉ trương nở trong nước ấm với sự tạo thành hỗn hợp sệt và bao gồm amylopectin polysaccharide. .
Amylose có cấu trúc mạch thẳng, các gốc α, D-glucopyranose được liên kết bởi (1–4) liên kết -glycosidic. Tế bào nguyên tố của amyloza (và tinh bột nói chung) được biểu diễn như sau:
Phân tử amylopectin được xây dựng theo cách tương tự, nhưng có các nhánh trong chuỗi, tạo ra cấu trúc không gian. Tại các điểm nhánh, các gốc monosaccharide được liên kết bởi (1–6) liên kết -glycosidic. Giữa các điểm nhánh thường có 20-25 gốc glucose:
(amylopectin)
Tinh bột dễ bị thủy phân: khi đun nóng với axit sunfuric, glucozơ được tạo thành:
(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O –– H2SO4, t ° ® nC 6 H 12 O 6
tinh bột glucose
Tùy thuộc vào điều kiện phản ứng, quá trình thủy phân có thể được thực hiện từng bước với sự tạo thành các sản phẩm trung gian:
(C 6 H 10 O 5) n ® (C 6 H 10 O 5) m ® xC 12 H 22 O 11 ® nC 6 H 12 O 6
tinh bột dextrin (m Một phản ứng định tính với tinh bột là sự tương tác của nó với iốt - một màu xanh lam đậm được quan sát thấy. Màu như vậy xuất hiện nếu nhỏ một giọt dung dịch iốt lên một lát khoai tây hoặc một lát bánh mì trắng. Tinh bột không tham gia phản ứng “tráng gương bạc”. Tinh bột là một sản phẩm thực phẩm có giá trị. Để tạo điều kiện hấp thụ, các sản phẩm chứa tinh bột được xử lý nhiệt, tức là khoai tây và ngũ cốc được luộc chín, bánh mì được nướng. Quá trình dextrin hóa (sự hình thành các dextrin) được thực hiện trong trường hợp này góp phần giúp cơ thể hấp thụ tinh bột tốt hơn và sau đó sẽ thủy phân thành glucose. Trong công nghiệp thực phẩm, tinh bột được sử dụng trong sản xuất xúc xích, bánh kẹo và các sản phẩm ẩm thực. Nó cũng được sử dụng để thu được glucose, trong sản xuất giấy, hàng dệt, chất kết dính, thuốc, v.v. Xenlulo là polysaccharide thực vật phổ biến nhất. Nó có độ bền cơ học lớn và hoạt động như một vật liệu hỗ trợ cho cây trồng. Gỗ chứa 50-70% xenlulo, bông gần như nguyên chất là xenlulo. Giống như tinh bột, đơn vị cấu trúc của cellulose là D-glucopyranose, các đơn vị của chúng được liên kết bằng liên kết (1-4) -glycosidic. Tuy nhiên, cellulose khác với tinh bột ở cấu hình β của các liên kết glycosidic giữa các chu kỳ và ở một cấu trúc tuyến tính chặt chẽ: Xenlulozơ bao gồm các phân tử dạng sợi, được tập hợp thành bó bằng liên kết hydro của các nhóm hydroxyl trong chuỗi, cũng như giữa các chuỗi liền kề. Việc đóng gói chuỗi này mang lại độ bền cơ học cao, hàm lượng chất xơ, không hòa tan trong nước và tính trơ hóa học, điều này làm cho cellulose trở thành vật liệu lý tưởng để xây dựng thành tế bào. Liên kết β-glycosidic không bị phá hủy bởi các enzym tiêu hóa của con người, do đó cellulose không thể dùng làm thức ăn cho nó, mặc dù ở một lượng nhất định nó là chất dằn cần thiết cho dinh dưỡng bình thường. Động vật nhai lại có các enzym tiêu hóa xenluloza trong dạ dày, vì vậy động vật nhai lại sử dụng chất xơ làm thành phần thức ăn. Mặc dù cellulose không hòa tan trong nước và các dung môi hữu cơ thông thường, nó có thể hòa tan trong thuốc thử Schweitzer (dung dịch đồng hydroxit trong amoniac), cũng như trong dung dịch kẽm clorua đậm đặc và trong axit sulfuric đậm đặc. Giống như tinh bột, xenlulozơ trải qua quá trình thủy phân bằng axit để tạo thành glucozơ. Xenlulozơ là một rượu polyhydric; có ba nhóm hydroxyl trên mỗi ô đơn vị của polyme. Về mặt này, xenlulozơ được đặc trưng bởi phản ứng este hóa (sự tạo thành este). Có tầm quan trọng thực tế lớn nhất là phản ứng với axit nitric và anhydrit axetic. Chất xơ được este hóa hoàn toàn được gọi là pyroxylin, sau khi xử lý thích hợp, nó sẽ biến thành bột không khói. Tùy thuộc vào điều kiện nitrat hóa, có thể thu được xenluloza dinitrat, chất này được gọi là colloxylin trong kỹ thuật. Nó cũng được sử dụng trong sản xuất thuốc súng và thuốc phóng rắn. Ngoài ra, celluloid được tạo ra trên cơ sở colloxylin. Khi xenlulozơ phản ứng với anhydrit axetic với sự có mặt của axit axetic và axit sunfuric, triacetylcellulose được hình thành. Triacetylcellulose (hay xenlulozơ axetat) là một sản phẩm có giá trị để sản xuất màng không cháy và tơ axetat. Để làm điều này, xenlulozo axetat được hòa tan trong hỗn hợp diclometan và etanol, và dung dịch này được đưa qua các ống quay vào một luồng không khí ấm. Dung môi bay hơi và các dòng dung dịch chuyển thành các sợi tơ axetat mỏng nhất. Xenlulozơ không cho phản ứng “tráng gương bạc”. Nói đến việc sử dụng xenlulo, người ta không thể không nói rằng một lượng lớn xenlulo được sử dụng để sản xuất các loại giấy khác nhau. Giấy là một lớp sợi xơ mỏng, được dán và ép trên một loại máy giấy đặc biệt. Từ những điều trên, chúng ta đã thấy rõ rằng việc con người sử dụng xenlulozơ là rất rộng rãi và đa dạng nên một phần độc lập có thể được dành cho việc sử dụng các sản phẩm của quá trình chế biến hoá học xenlulozơ. Câu hỏi để kiểm soát bản thân 1. Viết công thức cấu tạo anđehit của D-glucozơ, D-fructozơ. 2. Các dạng L- và D-, α- và β của đường là gì? 3. Viết các dạng mạch vòng có thể có của glucozơ. 4. hemiacetal hydroxyl là gì? Tính chất hóa học của đường là gì? 5. Viết các phương trình phản ứng tạo thành maltose và cellobiose. Sự khác biệt giữa công thức của các disaccharide này là gì? 6. Cho ví dụ về đisaccarit có tính khử và không có tính khử. 7. Thủy phân tinh bột và chất xơ. Sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối cùng được hình thành là gì?