Якщо білки вважаються органічними сполуками, найбільш різноманітними за будовою та функціями, то вуглеводи є самими поширеними в природі. З ними ми стикаємося повсюдно: цукор, крохмаль, папір, бавовняна тканина і багато інших речовин і матеріалів побудовані з дисахаридів й полісахаридів. Хімічні властивості цих сполук та їх значення для життя людини ми і розглянемо в нашій статті.

Обмін вуглеводів у клітині

Сахароза є одним з найважливіших дисахаридів, синтезованих рослинами, наприклад, такими, як цукровий очерет або цукровий буряк. З'єднання виконує енергетичну функцію, так його розщеплення призводить до виділення великої кількості енергії. Гідроліз сахарози відбувається в клітинах людського організму, що призводить до утворення молекул глюкози і фруктози:


З 12 Н 22 Про 11 + Н 2 Про = З 6 Н 12 Про 6 + З 6 Н 12 Про 6 Головні фактори проведення гідролізу в лабораторних або промислових умовах – це нагрівання і надлишок іонів водню, що виконують каталітичну функцію в реагуючої суміші. Залишки фруктози і глюкози в дисахариде представлені своєї циклічною формою і з'єднані між собою завдяки кисневого атома. Сахароза позбавлена вільних альдегідних груп, ось чому у неї не відбувається реакція срібного дзеркала, і вуглевод не проявляє відновних властивостей. Це підтверджують наведені вище рівняння реакцій дисахаридів. Хімічні властивості речовин, а саме реакція гідролізу, лягли в основу класифікації вуглеводів.

Види вуглеводів

Речовини, не розщеплюються під дією води, наприклад, фруктоза, яка знаходиться в меді і більшості фруктів, а також глюкоза – це моносахариди або монозы. Якщо в процесі гідролізу вуглевод розкладається на дві молекули простих цукрів, він відноситься до дисахариду. До цього класу належать сахароза і лактоза. У разі, якщо з однієї макромолекули органічної речовини утворюється безліч моносахаридных залишків - говорять про полисахаридах. До них відноситься добре відомий рослинний полімер – крохмаль, що накопичується в листках, плодах і насінні рослин у процесі фотосинтезу.


В панцирі членистоногих і клітинах грибів міститься хітин. Це вуглевод, який, на відміну від раніше розглянутих сполук, містить не тільки атоми вуглецю, кисню і водню, але ще й азот. Цікава будова і особливості протікання реакцій, що відрізняють її від хімічних властивостей дисахаридів, має гіалуронова кислота, що представляє основу міжклітинної речовини у тварин і людини. Це полісахарид лінійної будови, є, по суті, однією гігантською макромолекулой, що містить до 50000 моно мірних ланок. Найбільша їх кількість знаходиться в дермі, хрящах, склоподібному тілі органу зору. Тваринний крохмаль – глікоген синтезується в клітинах тварин і людини із залишків глюкози і відкладається у вигляді запасного енергетичного матеріалу в клітинах печінки – гепатоцитах.

Хімічні властивості дисахаридів на прикладі лактози

Молоко – перший і найважливіший продукт харчування для дитинчат ссавців: тварин і людини. Крім молочного білка – казеїну, жиру, води, мінеральних солей і вітамінів, воно містить вуглевод – лактозу або молочний цукор. Її молекули складаються з залишків моносахаридів – глюкози і галактози, які містять по шість атомів вуглецю. В процесі перетравлення молока в шлунково-кишковому тракті лактоза розщеплюється до моносахаридів.
Вони всмоктуються капілярами ворсинок тонкого кишечника. Всі хімічні властивості дисахаридів проходять з участю ферментів, наприклад, лактази, прискорює гідроліз молочного цукру. Зниження рівня цієї речовини, пов'язане, як з генетичною схильністю, так і з індивідуальними особливостями (вік, специфікою харчування), викликає захворювання – гиполактазию.

Відновні властивості вуглеводів

Молекули лактози складаються з залишків галактози та глюкози, що мають відкриті вуглецеві ланцюги і вільні альдегідні комплекси. Присутність функціональної групи обумовлює можливість проведення реакцій відновлення, наприклад, з воднем. В результаті, комплекс атомів -CHO, що входить до складу глюкози, відновлюється до гідроксильної групи і утворюється шестиатомный спирт – сорбіт. Відбувається процес відновлення можна виразити рівняннями, і хімічні властивості дисахаридів, таким чином, будуть мати наступний вигляд: СН 2 OH - (CHOH) 4 - COH + H 2 = (температура, каталізатор Ni) => CH 2 OH -(CHOH) 4 -CH 2 OH Вони залежать від того, які форми глюкози входять до складу вуглеводу: циклічні або з відкритим вуглецевим скелетом.

Найважливіші полісахариди і особливості їх будови

Білий порошок, що не розчиняється у холодній воді, а в гарячій, утворює клейстери – це крохмаль. Найбільша його зміст характерно для насіння рису та кукурудзи, бульб картоплі. Макромолекула речовини складається з залишків циклічної альфа-глюкози. В кислому середовищі він гідролізується, рівняння реакції має такий вигляд: (C 6 H 10 O 5 ) n + nH 2 O - H 2 SO 4 -> nC 6 H 12 O 6 Хімічні властивості дисахаридів й полісахаридів мають риси подібності: всі вони здатні до гідролізу. Целюлоза, що входить до складу деревини, що містять мономери – залишки бета-глюкози. Нагрівання речовини з концентрованої нітратної кислоти призводить до утворення складного ефіру – три нітрату целюлози, що застосовується в піротехніці. У нашій статті ми вивчили особливості хімічних властивостей дисахаридів й полісахаридів і розглянули їх поширення в природі.