Формула углеводов биология: Состав, свойства и функции углеводов — урок. Биология, 9 класс.

Углеводы — общая характеристика и функции

Общая характеристика углеводов

Углеводами называют вещества с общей формулой Сn (H₂ O) _m, где пит могут иметь разные значения. Само название «углеводы» отражает тот факт, что водород и кислород присутствуют в молекулах этих вешеств в том же соотношении, что и в молекуле воды. Кроме углерода, водорода и кислорода, производные углеводов могут содержать и другие элементы, например азот.

Углеводы — одна из основных групп органических веществ клеток. Они представляют собой первичные продукты фотосинтеза и исходные продукты биосинтеза других органических веществ в растениях (органические кислоты, спирты, аминокислоты и др.), а также входят в состав клеток всех других организмов. В животной клетке содержится I—2% углеводов, в растительных в некоторых случаях — 85—90%.

Выделяют три группы углеводов:

• моносахариды, или простые сахара;
• олигосахариды (греч. oligos — немногочисленный) — соединения, состоящие из 2—10 последовательно соединенных молекул простых Сахаров;
• полисахариды, состоящие более чем из 10 молекул простых Сахаров или их производных.

Моносахариды

Это соединения, в основе которых лежит не-разветвленная углеродная цепочка, в которой при одном из атомов углерода находится карбонильная группа (С=0), а при всех остальных — по одной гидроксильной группе. В зависимости от длины углеродного скелета (количества атомов углерода) моносахариды разделяют на триозы (С₃), гетрозы (С₄), пентозы (С₅), гексозы (С₆), гептозы (С₇). Примерами пентоз являются рибоза, дезоксирибоза, гексоз-глюкоза, фруктоза, галактоза.

Моносахариды хорошо растворяются в воде, они сладкие на вкус. В водном растворе моносахариды, начиная с пентоз, приобретают кольцевую форму.

Циклические структуры пентоз и гексоз — их обычные формы; в любой данный момент лишь небольшая часть молекул существует в виде «открытой цепи». В состав олиго- и полисахаридов также входят циклические формы моносахаридов. Кроме Сахаров, у которых все атомы углерода связаны с атомами кислорода, есть частично восстановленные сахара, важнейшим из которых является дезоксирибоза.

Олигосахариды

При гидролизе олигосахариды образуют несколько молекул простых Сахаров. В олигосахаридах молекулы простых Сахаров соединены так называемыми гликозидными связями, соединяющими атом углерода одной молекулы через кислород с атомом углерода другой молекулы, например:

К наиболее важным олигосахаридам относятся мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) и сахароза (тростниковый или свекловичный сахар):

глюкоза + глюкоза = мальтоза;
глюкоза + галактоза — лактоза;
глюкоза + фруктоза = саxароза.

Эти сахара называют также дисахаридами. Мальтоза образуется из крахмала в процессе его расщепления под действием ферментов амилаз. Лактоза содержится только в молоке. Сахароза наиболее распространена в растениях.

По своим свойствам дисахариды близки к моносахаридам. Они хорошо растворяются в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды

Это высокомолекулярные (до 10 000 000 Да) биополимеры, состоящие из большого числа мономеров — простых Сахаров и их производных. 0% целлюлозы.

Целлюлоза служит пищей для многих животных, бактерий и грибов. Однако большинство животных, в том числе и человек, не могут усваивать целлюлозу, поскольку железы желудочно-кишечного тракта не образуют фермента целлюлазы, расщепляющей целлюлозу до глюкозы. В то же время целлюлозные волокна играют важную роль в питании, так как они придают пище грубую консистенцию, объемность и стимулируют перистальтику кишечника.

Крахмал (у растений) и гликоген (у животных, человека и грибов) являются основными запасными полисахаридами по ряду причин: будучи нерастворимыми в воде, они не оказывают на клетку ни осмотического, ни химического влияния, что важно при длительном нахождении их в живой клетке. Твердое, обезвоженное состояние полисахаридов способствует увеличению полезной массы продукта запаса за счет экономии объема, причем существенно уменьшается вероятность потребления этих продуктов болезнетворными бактериями, грибами и другими микроорганизмами. И наконец, при необходимости запасные полисахариды легко могут быть превращены в простые сахара путем гидролиза.

Хитин образован молекулами pVD-глюкозы, в которой гидро-ксильная группа при втором атоме углерода замещена азотсодержащей группой NHCOCH₃. Его длинные параллельные цепи так же, как и цепи целлюлозы, собраны в пучки. Хитин — основной структурный элемент покровов членистоногих и клеточных стенок грибов.

Функции углеводов

1. Энергетическая. Глюкоза — основной источник энергии, высвобождаемой в клетках живых организмов в ходе клеточного дыхания. Крахмал и гликоген составляют энергетический запас в клетках.
2. Структурная, Целлюлоза входит в состав клеточных оболочек растений; хитин служит структурным компонентом покровов членистоногих и клеточных стенок многих грибов. Некоторые олигосахариды — составная часть цитоплазмати-ческой мембраны клетки (в виде гликопротеинов и гликолипи-дов), образующая гликокаликс.Пентозы участвуют в синтезе нуклеиновых кислот (рибоза входит в состав РНК, дезоксирибоза — в состав ДНК), некоторых коферментов (например, НАД, НАДФ, кофермента А, ФАД), АМФ; принимают участие в фотосинтезе (рибулозо-дифосфат является акцептором С0₂ в темновой фазе фотосинтеза).
3. Защитная. У животных гепарин препятствует свертыванию крови, у растений камеди и слизи, образующиеся при повреждении тканей, выполняют защитную функцию.

Источник: Н.А. Лемеза Л.В.Камлюк Н.Д. Лисов «Пособие по биологии для поступающих в ВУЗы»

Углеводы. Функции углеводов — презентация онлайн

Похожие презентации:

Эндокринная система

Анатомо — физиологические особенности сердечно — сосудистой системы детей

Хронический панкреатит

Топографическая анатомия верхних конечностей

Анатомия и физиология сердца

Мышцы головы и шеи

Эхинококкоз человека

Черепно-мозговые нервы

Анатомия и физиология печени

Топографическая анатомия и оперативная хирургия таза и промежности

1. Авторы: Зуева Дина Геннадиевна, учитель биологии Файзулина Надия Хамитовна, учитель химии

Муниципальное общеобразовательное учреждение
ЗАТО Северск
«Средняя общеобразовательная школа №87»
Интегрированный урок
химии-биологии
по теме «Углеводы»
Авторы: Зуева Дина Геннадиевна, учитель биологии
Файзулина Надия Хамитовна, учитель химии
900igr. net
Все мы знаем очень точно:
ЭТО энергии источник.
В организм с растительной пищей поступают
И энергией его снабжают,
Мозг головной и сердце питают.
В сахаре ЭТОГО не счесть,
В овощах и фруктах ЭТО есть.

3. УГЛЕВОДЫ

5. Функции углеводов: 1. Строительная

6. Функции углеводов: 1. Строительная

7. Функции углеводов: 2. Энергетическая

1 грамм – 17,6 кДж

8. Общая формула углеводов

Cn (h3O)m

9. КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ

УГЛЕВОДЫ
МОНОСАХАРИДЫ
ДИСАХАРИДЫ
ПОЛИСАХАРИДЫ

13. Задание для самостоятельной работы: заполните таблицу Представители класса «Углеводы»

Название, формула
Где содержится
Свойства

14. ГЛЮКОЗА С6Н12О6

15. Содержание углеводов на 100 г. продуктов

Капуста
белокочанна
я
Картофель
Свекла
Яблоки
Виноград
Глюкоза
2.6
0.6
0.3
2.0
7.8
Фруктоза
1.6
0.1
0.1
5.5
7.7
Сахароза
0. 4
0.6
8.6
1.5
0.5
Гемицеллюл
оза
0.1
0.3
0.7
0.4
0.6
Клетчатка
1.0
1.0
0.9
0.6
—
Крахмал
0.1
16.0
0.1
0.8
0.6
Пектин
0.6
0.4
1.1
1.0
0.6

16. ШКАЛА СЛАДОСТИ

Фруктоза
173
Сахароза
100
Глюкоза
74
Глицерин
48
Мальтоза
32
Лактоза
16
Реакция c гидроксидом меди (II).
Признак реакции – изменение цвета осадка с
голубого на кирпично-красный.
Реакция серебряного зеркала
(Получение аммиачного раствора оксида серебра)
Признак реакции – образование серебра на стенках колбы или
выпадение чёрно-бурого осадка.

19. САХАРОЗА С12Н22О11

20. КРАХМАЛ (С6Н10О5)n

Окрашивание крахмала раствором йода
Признак реакции – изменение цвета раствора
с белого на сине — фиолетовый.

22. ГЛИКОГЕН (животный крахмал) (С6Н10О5)n

23. ЦЕЛЛЮЛОЗА (С6Н10О5)n

24. Проверь себя:

Название,
формула
Где содержится
Глюкоза
в овощах и фруктах
С6Н12О6
Сахароза
Свойства
Белое кристаллическое вещество, сладкое на вкус,
хорошо растворимое в воде
во многих плодах и
ягодах
Белое кристаллическое вещество сладкого вкуса,
отлично растворяется в воде
Крахмал
(С6Н10О5)n
в клубнях, плодах и
семенах растений
Белый, аморфный, скользкий на ощупь порошок, не
растворяется в воде, лишь разбухает
Гликоген
(С6Н10О5)n
у млекопитающих
накапливается в
печени и скелетной
мускулатуре.
Встречается также у
некоторых бактерий,
дрожжей и грибов.
По строению аналогичный крахмалу, но его молекулы
более разветвленные и имеют большую молекулярную
массу
Целлюлоза
(С6Н10О5)n
практически во всех
растениях
Обладает большой механической и химической
прочностью, абсолютно не растворяется в воде.
С12Н22О11

25. Домашнее задание

• § 66 (учебник химии)
• стр. 109 – 110 (учебник биологии)
• Творческое задание: заполните схему
Практическое
значение
углеводов

English     Русский Правила

Структура и функция углеводов

Результаты обучения

• Различать моносахариды, дисахариды и полисахариды
• Определите несколько основных функций углеводов

Большинство людей знакомы с углеводами, одним из типов макромолекул, особенно когда речь идет о том, что мы едим. Чтобы похудеть, некоторые люди придерживаются «низкоуглеводной» диеты. Спортсмены, напротив, часто «загружаются углеводами» перед важными соревнованиями, чтобы убедиться, что у них достаточно энергии для соревнований на высоком уровне.

Углеводы, по сути, являются неотъемлемой частью нашего рациона; злаки, фрукты и овощи являются естественными источниками углеводов. Углеводы обеспечивают организм энергией, в частности, за счет глюкозы, простого сахара, который является компонентом крахмала и ингредиентом многих основных продуктов питания. Углеводы также выполняют другие важные функции в организме человека, животных и растений.

Молекулярные структуры

Углеводы могут быть представлены формулой (CH ₂ O) _n , где n — число атомов углерода в молекуле. Другими словами, отношение углерода к водороду и кислороду составляет 1:2:1 в молекулах углеводов. Эта формула также объясняет происхождение термина «углевод»: компонентами являются углерод («карбо») и компоненты воды (отсюда «гидрат»). Углеводы представляют собой полимеры, построенные из сахаров, которые являются их мономерами. Углеводы делятся на три подтипа: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды

Моносахариды ( моно – = «один»; сахар – = «сладкий») представляют собой простые сахара, наиболее распространенным из которых является глюкоза. В моносахаридах число атомов углерода обычно колеблется от трех до семи. Большинство названий моносахаридов заканчиваются суффиксом — ose . Если в сахаре есть альдегидная группа (функциональная группа со структурой R-CHO), он известен как альдоза, а если он имеет кетоновую группу (функциональная группа со структурой RC(=O)R′), он известен как кетоза. В зависимости от количества атомов углерода в сахаре они также могут быть известны как триозы (три атома углерода), пентозы (пять атомов углерода) и/или гексозы (шесть атомов углерода). См. рисунок 1 для иллюстрации моносахаридов.

Рисунок 1. Моносахариды классифицируются на основе положения их карбонильной группы и количества атомов углерода в основной цепи. Альдозы имеют карбонильную группу (обозначена зеленым цветом) на конце углеродной цепи, а кетозы имеют карбонильную группу в середине углеродной цепи. Триозы, пентозы и гексозы имеют соответственно три, пять и шесть углеродных цепей.

Химическая формула глюкозы C ₆ H ₁₂ O ₆ . Для человека глюкоза является важным источником энергии. Во время клеточного дыхания энергия высвобождается из глюкозы, и эта энергия используется для производства аденозинтрифосфата (АТФ). Растения синтезируют глюкозу, используя углекислый газ и воду, а глюкоза, в свою очередь, используется для удовлетворения энергетических потребностей растения. Избыток глюкозы часто откладывается в виде крахмала, который катаболизируется (расщепление более крупных молекул клетками) людьми и другими животными, питающимися растениями.

Галактоза и фруктоза являются другими распространенными моносахаридами — галактоза содержится в молочных сахарах, а фруктоза — во фруктовых сахарах. Хотя глюкоза, галактоза и фруктоза имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), они различаются структурно и химически (и известны как изомеры) из-за различного расположения функциональных групп вокруг асимметричный углерод; все эти моносахариды имеют более одного асимметрического углерода.

Моносахариды могут существовать в виде линейных цепочек или кольцеобразных молекул; в водных растворах они обычно находятся в кольцевых формах.

Дисахариды

Дисахариды ( di – = «два») образуются, когда два моносахарида подвергаются реакции дегидратации (также известной как реакция конденсации или синтез дегидратации). В ходе этого процесса гидроксильная группа одного моносахарида соединяется с водородом другого моносахарида, высвобождая молекулу воды и образуя ковалентную связь (рис. 2).

Рисунок 2. Сахароза получается в результате химической реакции между двумя простыми сахарами, называемыми глюкозой и фруктозой.

Общие дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Лактоза – это дисахарид, состоящий из мономеров глюкозы и галактозы. В природе содержится в молоке. Мальтоза, или солодовый сахар, представляет собой дисахарид, образующийся в результате реакции дегидратации между двумя молекулами глюкозы. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза или столовый сахар, который состоит из мономеров глюкозы и фруктозы.

Полисахариды

Длинная цепь моносахаридов, связанных ковалентными связями, известна как полисахарид ( поли – = «много»). Цепь может быть разветвленной или неразветвленной, и она может содержать различные типы моносахаридов. Полисахариды могут быть очень большими молекулами. Крахмал, гликоген, целлюлоза и хитин являются примерами полисахаридов.

Крахмал представляет собой запасенную форму сахаров в растениях и состоит из амилозы и амилопектина (оба полимеры глюкозы). Растения способны синтезировать глюкозу, а избыток глюкозы откладывается в виде крахмала в различных частях растения, включая корни и семена. Крахмал, потребляемый животными, расщепляется на более мелкие молекулы, такие как глюкоза. Затем клетки могут поглощать глюкозу.

Рисунок 3. Амилоза и амилопектин представляют собой две разные формы крахмала. Гликоген представляет собой запасную форму глюкозы у человека и других позвоночных и состоит из мономеров глюкозы.

Гликоген представляет собой запасную форму глюкозы у людей и других позвоночных и состоит из мономеров глюкозы. Гликоген является животным эквивалентом крахмала и представляет собой сильно разветвленную молекулу, обычно хранящуюся в клетках печени и мышц. Всякий раз, когда уровень глюкозы снижается, гликоген расщепляется с выделением глюкозы.

Целлюлоза является одним из самых распространенных природных биополимеров. Клеточные стенки растений в основном состоят из целлюлозы, которая обеспечивает структурную поддержку клетки. Древесина и бумага в основном целлюлозные по своей природе. Целлюлоза состоит из мономеров глюкозы, которые связаны связями между определенными атомами углерода в молекуле глюкозы.

Все остальные мономеры глюкозы в целлюлозе перевернуты и плотно упакованы в виде вытянутых длинных цепей (см. рис. 4). Это придает целлюлозе жесткость и высокую прочность на растяжение, что так важно для растительных клеток. Целлюлоза, проходящая через нашу пищеварительную систему, называется пищевыми волокнами. В то время как глюкозо-глюкозные связи в целлюлозе не могут быть разрушены пищеварительными ферментами человека, травоядные животные, такие как коровы, буйволы и лошади, способны переваривать траву, богатую целлюлозой, и использовать ее в качестве источника пищи. У этих животных некоторые виды бактерий обитают в рубце (часть пищеварительной системы травоядных) и выделяют фермент целлюлазу. Аппендикс также содержит бактерии, расщепляющие целлюлозу, что придает ей важную роль в пищеварительной системе жвачных животных. Целлюлазы могут расщеплять целлюлозу на мономеры глюкозы, которые могут использоваться животным в качестве источника энергии.

Рисунок 4. В целлюлозе мономеры глюкозы связаны в неразветвленные цепи β 1-4 гликозидными связями. Из-за способа соединения субъединиц глюкозы каждый мономер глюкозы переворачивается по отношению к следующему, что приводит к линейной волокнистой структуре.

Рисунок 5. Насекомые имеют твердый внешний скелет, состоящий из хитина, разновидности полисахарида.

 

 

Углеводы выполняют другие функции у разных животных. Членистоногие, такие как насекомые, пауки и крабы, имеют внешний скелет, называемый экзоскелетом, который защищает их внутренние части тела. Этот экзоскелет состоит из биологической макромолекулы хитина, азотсодержащего углевода. Он состоит из повторяющихся звеньев модифицированного сахара, содержащего азот.

Зарегистрированный диетолог

Рис. 6. Зарегистрированный диетолог-диетолог (RDN) Шеф-повар Бренда Томпсон работает с персоналом общественного питания над составлением своего рецепта буррито на завтрак во время тестирования вкуса, разработанного шеф-поваром в школе в Айдахо. Благодаря гранту Team Nutrition Министерства сельского хозяйства США (USDA) шеф-повар RDN Бренда Томпсон разработала рецепты для кулинарной книги Chef Designed School Lunch.

Ожирение является проблемой здравоохранения во всем мире, и многие заболевания, такие как диабет и болезни сердца, становятся все более распространенными из-за ожирения. Это одна из причин, почему все чаще обращаются за советом к зарегистрированным диетологам. Зарегистрированные диетологи помогают планировать программы питания и питания для людей в различных условиях. Они часто работают с пациентами в медицинских учреждениях, разрабатывая планы питания для профилактики и лечения заболеваний. Например, диетологи могут научить пациента с диабетом, как управлять уровнем сахара в крови, употребляя углеводы правильного типа и количества. Диетологи также могут работать в домах престарелых, школах и частных практиках.

Чтобы стать зарегистрированным диетологом, необходимо получить как минимум степень бакалавра в области диетологии, питания, пищевых технологий или в смежных областях. Кроме того, зарегистрированные диетологи должны пройти стажировку под наблюдением и сдать национальный экзамен. Те, кто занимается диетологией, проходят курсы по питанию, химии, биохимии, биологии, микробиологии и физиологии человека. Диетологи должны стать экспертами в области химии и функций пищи (белков, углеводов и жиров).

Резюме: структура и функция углеводов

Углеводы представляют собой группу макромолекул, которые являются жизненно важным источником энергии для клетки и обеспечивают структурную поддержку клеток растений, грибов и всех членистоногих, включая омаров, крабов, креветок, насекомые и пауки. Углеводы классифицируются как моносахариды, дисахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в молекуле. Моносахариды связаны гликозидными связями, которые образуются в результате реакций дегидратации, образуя дисахариды и полисахариды с отщеплением молекулы воды на каждую образовавшуюся связь. Глюкоза, галактоза и фруктоза являются распространенными моносахаридами, тогда как распространенные дисахариды включают лактозу, мальтозу и сахарозу. Крахмал и гликоген, примеры полисахаридов, являются запасными формами глюкозы в растениях и животных соответственно. Длинные полисахаридные цепи могут быть разветвленными или неразветвленными. Целлюлоза является примером неразветвленного полисахарида, тогда как амилопектин, входящий в состав крахмала, представляет собой сильно разветвленную молекулу. Хранение глюкозы в виде полимеров, подобных крахмалу гликогена, делает ее несколько менее доступной для метаболизма; однако это предотвращает его утечку из клетки или создание высокого осмотического давления, которое может вызвать чрезмерное поглощение воды клеткой.

Попробуйте

Внесите свой вклад!

У вас есть идеи по улучшению этого контента? Мы будем признательны за ваш вклад.

Улучшить эту страницуПодробнее

Структура, свойства и применение C12h32O11

Что такое мальтоза?

Мальтоза образуется из двух молекул глюкозы. Когда две молекулы соединяются вместе, молекула воды (H ₂ O) удаляется. Мальтоза, солодовый сахар, C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ .H ₂ O, получают из крахмала диастазой. Гидролиз кислотами или мальтозой дает только d-глюкозу. В постное тесто не добавляется сахар, большая часть сахара, доступного для дрожжей, — это мальтоза, полученная из крахмала. Мальтоза ведет себя как ранний продукт фотосинтеза, а не как продукт хранения, такой как крахмал и продукты его разложения.

Другие названия – цекстромальтоза, мальтобиоза, мальтодиоза, D-мальтоза

С 12 Н 22 О 11	Мальтоза
Плотность	1,54 г/см³
Молекулярный вес/ Молярная масса	342,3 г/моль
Удельное вращение	+130,5 [α] 20 Д
Точка плавления	от 160 до 165 °C
Химическая формула	С 12 Н 22 О 11

Содержание

• Структура мальтозы – C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁
• Физические свойства мальтозы – C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁
• Химические свойства мальтозы – C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁
• Использование мальтозы – C ₁₂ H ₂₂ О ₁₁
• Часто задаваемые вопросы

Структура мальтозы – C

₁₂ H ₂₂ O ₁₁

Физические свойства мальтозы – C

₁₂ H ₂₂ O ₁₁

Запах	Без запаха
Внешний вид	Белый порошок или кристаллы
Ковалентно-связанный блок	1
Теплоемкость	298,15 К
Сложность	382
Растворимость	Растворим в воде

Химические свойства мальтозы – C

₁₂ H ₂₂ O ₁₁

• • Мальтоза подвергается гидролизу с образованием этанола и двуокиси углерода.
    Химическое уравнение приведено ниже.

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + H ₂ O → 4C ₂ H ₅ OH + 4CO ₂

• • Мальтоза реагирует с серной кислотой с образованием двуокиси углерода, воды и двуокиси серы. Химическое уравнение приведено ниже.

C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ + 24H ₂ SO ₄ → 12CO ₂ + 3 5H ₂ О + 24SO ₂

Использование мальтозы – C

₁₂ H ₂₂ O ₁₁

• Используются для пивоварения, так как по составу близки к суслу. Также в тесте с сильными ферментирующими дрожжами, так как они способны быстро метаболизировать мальтозу.
• Используется в качестве носителя для ароматизаторов и летучих ароматизаторов. Он также используется в детском питании.