Полезные факты о роли углеводов в организме человека

Широкое разнообразие углеводов определяется различием в их молекулярном составе.

Моносахариды и дисахариды: список продуктов

Составим таблицу из списка продуктов, содержащих простые углеводы.

Продукт

Гликемический индекс

Сахар рафинированный

75

Сахар из солода

70

Мед

60

Сладкие напитки, насыщенные углекислотой

60

Арбуз

75

Дыня

65

Изюм

65

Свекла вареная

65

Тыква

75

Молоко

30

Мороженое

60

Белый хлеб

90

Печенье

70

Вафли

75

Пончики

85

Варенье

70

Гликемический индекс описывает влияние употребления того или иного продукта на уровень сахара в крови. ГИ, равный 100, принадлежит глюкозе. Низкий уровень индекса сигнализирует о медленной скорости повышения содержания в крови сахара.

Олигосахариды

Олигосахариды представляют собой сахара, содержащие два или три простых сахара, связанных друг с другом ковалентными связями, называемыми гликозидными.

Гликозидные связи могут быть альфа- или бета-типа.

Олигосахариды

Примеры наиболее важных дисахаридов;

1) Мальтоза (maltose) — состоит из двух молекул α-глюкозы удерживаемых вместе 1-4-гликозидной связью. Мальтозу можно найти в зернах, которые используются в производстве пива.2) Сахароза — состоит из α — глюкозы и α — фруктозы с 1-2 — гликозидной связью между ними. Пример сахарозы — столовый сахар.3) Лактоза (lactose) — состоит из α — глюкозы и α — галактозы. Лактоза обычно содержится в молоке.

Дисахариды – структурная формула, классификация и свойства

Дисахариды – органические соединения, относящиеся к углеводам. Их принято делить на несколько групп. Важнейшими являются:

  • моносахариды;
  • дисахариды;
  • полисахариды.

Названия групп логически объяснимы. Дополнения перед словом «сахариды» несут смысловую нагрузку. «Моно» – 1; «ди» – 2; «поли» – много. Вещества поделены на группы в соответствии со способностью гидролизоваться. Моносахариды не подвергаются гидролизу.

Дисахариды вступают в реакцию гидролиза, в результате дают 2 молекулы моносахаридов. Полисахариды в процессе гидролиза образуют много молекул моносахаридов.

Дисахариды – определение, общая формула

Дисахариды – структурная формула, классификация и свойства

Разные источники немного по-разному трактуют понятие дисахариды. Суть одна. Это углеводы, состоящие из двух остатков моносахаридов. Представить общую формулу соединений несложно: нужно сложить две формулы гексоз и вычесть воду. 

Гексозы имеют состав С6Н12О6. Берут индексы, увеличивают в 2 раза, получают С12Н24О12. Осталось вычесть воду, то есть 2 атома водорода и 1 атом кислорода. 

Получается формула С12Н22О11. Это и есть общая формула дисахаридов. Второе их название – олигосахариды.

Примеры дисахаридов

Вещества встречаются в природе. 

Важнейшие из них:

  • сахароза (пищевой сахар);
  • мальтоза (солодовый сахар);
  • лактоза (молочный сахар);
  • целлобиоза.

Физические свойства

Для углеводов данной группы присущи сходные физические свойства. Это твердые, хорошо растворимые в воде вещества. Многие обладают сладким вкусом. Цвет соединений от белого до коричневого.

Химические свойства

Дисахариды – структурная формула, классификация и свойства

Все дисахариды подвергаются гидролизу. Конечным продуктом реакции являются 2 молекулы моносахаридов:

С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6. + С6Н12О6

Вещества имеют в своём составе несколько гидроксогрупп. Они могут проявлять свойства, характерные для многоатомных спиртов:

  • взаимодействие с гидроксидом меди (II), с получением ярко-синего окрашивания;
  • образование эфиров при реакциях с кислотами.
Читайте также:  Гречневая диета на 7 дней для быстрого похудения

Соединения, которые не восстанавливают основание меди (II) и аммиачный раствор оксида серебра, не содержат полуацетальные гидроксилы, относят к невосстанавливающим. К таким дисахаридам относят сахарозу.

Целлобиоза, мальтоза и лактоза – это вещества, с сохранённым гликозидным гидроксилом. Такие углеводы при растворении в воде частично приобретают альдегидную структуру. Имея группу альдегидов, дисахариды реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и основанием меди (II). Олигосахариды восстанавливают данные соединения, поэтому и называются восстанавливающими.

Полисахариды – это соединения, которые гидролизуются с образованием большого количества молекул моносахаридов. Могут образоваться и олигосахариды. Если при гидролизе образуются молекулы одинаковых моносахаридов – это гомополисахариды. Если разные – это гетерополисахариды. 

К природным полимерам относят:

  • крахмал;
  • гликоген;
  • целлюлозу;
  • хитин.

Низкомолекулярными веществами, идущими для получения природных высокомолекулярных соединений, являются моносахариды – гексозы. Их называют мономерами. 

Дисахариды – структурная формула, классификация и свойства

Формула полимеров (С6Н10О5)n. Макромолекулы их могут иметь линейное или разветвленное строение. 

Полимеры линейного строения в воде не растворяются. Для полисахаридов характерна реакция гидролиза.

Полисахариды выполняют важные функции в живых клетках. Крахмал и гликоген выполняют резервную функцию. Целлюлоза и хитин – опорную и защитную.

Фруктоолигосахариды – углеводы, имеющие в своём составе чередующиеся молекулы глюкозы и фруктозы. Они стимулируют образование полезной микрофлоры в кишечнике.

Моносахариды – свойства и способы получения

Это большая группа самых простых углеводов. Моносахариды содержат в своём составе несколько гидроксогрупп, альдегидную или кетоногруппу. Одно и то же вещество может находиться в альдегидной или в структурной циклической форме. Свойства этой группы углеводов будут определяться наличием функциональных групп.

При наличии нескольких гидроксогрупп, вещества проявляют свойства многоатомных спиртов. Это взаимодействие с кислотами, с образованием сложных эфиров. Реакция с основанием меди (II).

При наличии свободной альдегидной группы, проявляют свойства альдегидов. Это реакции с аммиачным раствором оксида серебра, основанием меди (II).

Проявляют и специфические свойства, характерные данной группе веществ.

Среди моносахаридов находится рибоза. Вместе с дезоксирибозой она образует группу пентоз. Эти важнейшие углеводы участвуют в передаче наследственной информации. Глюкоза – это важнейший углевод, который создают растения из воды и углекислого газа. Из глюкозы в конечном итоге образуются другие углеводы.

Дисахариды – структурная формула, классификация и свойства

Заключение

Дисахариды, как и все другие углеводы, широко представлены в природе. Выполняют разнообразные функции в клетке, любом живом организме.

Образование глюкозы и других углеводов растениями позволяет аккумулировать энергию Солнца, служит началом круговорота веществ и энергии.

Этот вопрос является центральным в биологии, так как именно синтез органических веществ из воды и углекислого газа на свету способствовал накоплению кислорода в атмосфере.

Сахароза – формула, строение и свойства

Сахароза – органическое вещество с кристаллической решеткой. Другое название — сахар. Это дисахарид, образованный остатками двух моносахаридов — фруктозы и глюкозы. 

Узнаем больше о сахарозе, ее строении, формуле, физических и химических свойствах и о том, какую пользу играет она для живых организмов.

Формула и строение сахарозы

Структурная формула – C12H22O11, хотя она происходит от соединения двух простых сахаров, таких как глюкоза и фруктоза. 

Два кольца этих сахаров объединены отдельным атомом кислорода, соединенным с двумя атомами углерода в цепочке. Другое расширение атома в молекуле также присутствует, главным образом, в комбинациях кислорода и водорода.

Связь между моносахаридами имеет O-глюкозидный тип. Кроме того, эта связь является дикарбонильной.

Физические свойства

По своим физическим свойствам она обладает сладким вкусом, может кристаллизоваться и растворима в воде.

Читайте также:  Диета 9 стол при сахарном диабете 2 типа: меню на неделю

Когда сахароза достигает желудка, она подвергается кислотному гидролизу и разлагается на части: на глюкозу и фруктозу. Остальная часть сахарозы переходит в тонкий кишечник, где ферментная сахароза преобразует ее в глюкозу и фруктозу.

Подчеркиваются ее специфические свойства в качестве питательного вещества для организма человека: она легко усваивается и не выделяет токсичных веществ. Это означает, что сахароза обладает как свойствами глюкозы, так и свойствами фруктозы, что означает, что она является источником энергии для организма.

Существует множество противоречий по поводу вреда, наносимого потреблением сахарозы, и несколько теорий по этому поводу. Основные дебаты сосредоточены на развитии кариеса, диабета, ожирения, атеросклероза и других патологий.

Интересно, что сахароза является триболюминесцентной, производящей свет механическим действием.

Благодаря низкой температуре плавления 1860С она очень быстро становится жидкой, очень легко прилипает к контейнеру, в котором она находится, может запросто обжечь кожу, если не соблюдать меры безопасности. Температура кипения раствора равна 101,40С.

Основные свойства описаны в таблице:

Физические свойства сахарозы

Молярная масса

342,3 г/моль

Температура плавления

1860С

Растворимость

211,5 г / 100 мл

Плотность

1,587 г/см3

Химические свойства

В молекуле сахарозы есть гидроксильные группы. Рассмотрим основные уравнения химических реакций сахарозы.

Реакция гидролиза

Сахароза способна подвергаться гидролизу, во время которого она распадается на моносахариды (глюкозу и фруктозу):

C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6.

Реакции окисления

Сахароза – формула, строение и свойства

Дисахариды, которые сохраняют полуацетальный гидроксил, называются восстанавливающими. Дисахариды без полуацетального гидроксила называются невосстанавлиающими. Сахароза не является альдегидом.

Пример каталитического окисления сахарозы кислородом воздуха:

C12H22O11 + 12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O.

Качественная реакция с гидроксидом меди

Как провести лабораторный опыт:

  • лабораторное оборудование: пробирка, горелка;

  • реагенты: водный раствор сахарозы, гидроксид меди (II);

  • действия: залейте раствор сахарозы в пробирку, добавьте гидроксид меди (II), разогрейте пробирку над горелкой:

C12H22O11 + 2 Cu (OH)2 → ярко-синее окрашивание;

Замечания: синий осадок не изменил цвет, несмотря на подачу энергии в виде тепла;

Вывод: сахароза не обладает восстановительными свойствами.

Нахождение сахарозы в природе

Она обычно извлекается из сахарного тростника, свеклы или кукурузы. 

Сахарный тростник

Другими коммерческими (незначительными) источниками являются сладкий сорго и кленовый сироп.

Получение сахарозы

Сахароза извлекается из сырья, в котором она содержится, а затем очищается и кристаллизуется.

Применение и биологическая роль сахарозы

Широкое применение сахарозы обусловлено ее способностью к подслащению и свойствами функциональной консистенции. По этой причине она важна для структуры некоторых продуктов питания, особенно кондитерских изделий. 

Также является вспомогательным компонентом в сохранении пищи, будучи добавкой, широко используемой в приготовлении так называемой нездоровой пищи.

В проросших семенах растений жиры и белки, находящиеся на хранении, превращаются в сахарозу для транспортировки в процессе развития растений.

функция сахарозы в организме человека — она помогает вырабатывать энергию, необходимую для функционирования различных органов.

Сложные углеводы

В основе этих продуктов лежат полисахариды – крахмал и целлюлоза. Такие вещества обеспечивают нормальное пищеварение и на долгое время насыщают человека.

К списку продуктов, которые содержат много сложных углеводов, относят следующее:

Сложные углеводы
  • все овощи – исключением являются картофель и тыква;
  • цитрусовые фрукты;
  • ягоды;
  • яблоки и груши;
  • абрикосы;
  • пшено, перловка, гречка, овсянка;
  • бобовые.

Из напитков в эту категорию входят несладкий чай и кофе. Также немного сложных углеводов присутствует в мясе и рыбе. Они имеются в яйцах, кефире, твороге.

Хитин

Хитин (в переводе с греческого "хитин" обозначает "одежда") представляет собой вещество, входящее в состав наружного скелета как членистоногих, так и насекомых.

Читайте также:  Диета при заболевании кишечника

Интересный факт! Хитин является одним из самых распространенных в природе полисахаридов: так, ежегодно на планете Земля в живых организмах формируется и разлагается порядка 10 гигатонн этого вещества.

Важно! Во всех организмах, которые вырабатывают и используют хитин, он присутствует не в чистом виде, а лишь в комплексе с иными полисахаридами.

Польза хитина:

  • защита от радиоактивного излучения;
  • подавление роста раковых клеток посредством нейтрализации действия канцерогенов и радионуклидов;
  • профилактика инфарктов и инсультов путем усиления эффекта препаратов, способствующих разжижению крови;
  • укрепление иммунитета;
  • снижение уровня холестерина в крови, что предупреждает развитие атеросклероза и ожирения;
  • улучшение пищеварения;
  • стимулирование роста полезных бифидобактерий, что способствует нормализации работы ЖКТ;
  • устранение воспалительных процессов;
  • ускорение процессов регенерации тканей;
  • понижение артериального давления;
  • снижение содержания сахара в крови.

В каких продуктах содержится хитин?

Хитин в чистом виде содержится в наружном скелете крабов, креветок и омаров.

Кроме того, это вещество присутствует в определенных видах водорослей, в грибах (наиболее популярны среди наших соотечественников опята и вешенки), дрожжах. Кстати, крылышки бабочек и божьих коровок также содержат хитин.

Но и это еще не все: так, в странах Азии недостаток хитина восполняют путем поедания саранчи, сверчков, жуков и их личинок, червей, кузнечиков, гусениц и тараканов.

Невосстанавливающие дисахариды (сахароза): строение, инверсия, применение.

Сахароза представляет собой дисахарид, состоящий из остатков D-глюкозы и D-фруктозы, связанных гликозидо-гликозидной связью (а-1,-2-связь).

Сахароза-невосстанавливающий дисахарид(), широко распространенное резервное в-во растений, образующееся в процессефотосинтезаи запасаемое в листьях, стеблях, корнях, цветах илиплодах. При нагр. выше т-рыплавленияпроисходит разложение и окрашиваниерасплава(карамелизация). Сахароза не восстанавливаетреактив Фелинга, кщелочамдовольно устойчива, но, будучи кетофуранози-дом, чрезвычайно легко (в ~ 500 раз быстреетрегалозыилимальтозы) расщепляется (гидролизуется) к-тами на D-глюкозу и сопровождается изменением знака уд. вращения р-ра и потому

Аналогичный гидролизпротекает под действием a-глюко-зидазы (мальтазы) или b-фруктофуранозидазы (инвертазы). Сахароза легко сбраживается дрожжами. Будучи слабой к-той (К ок. 10-13), сахароза образует комплексы (сахараты) с гидроксида-ми щелочных и , к-рые регенерируют сахарозу при действии СО2.

Биосинтезсахарозы происходит в подавляющем большинстве фотосинтезирующихэукариот, осн. массу к-рых составляют растения (исключение-представители красных,бурых, а также диатомовых и нек-рых др. одноклеточных водорослей); его ключевая стадия-взаймод. уридиндифосфатглю-козы и 6-фосфат-D-фруктозы. Животные кбиосинтезусахарозы не способны.

Инверсия сахарозы. При кисломгидролизе (+)сахарозы или при действии инвертазы образуются равные количестваD(+)глюкозы и D(-)фруктозы. Гидролиз сопровождается изменением знака удельногоугла вращения [α] с положительного на отрицательный, поэтому процессназывают инверсией, а смесь D(+)глюкозы и D(-)фруктозы – инвертным сахаром.

Сахарозу получают в пром. масштабах из сока сахарного тростника Saccharum officinarum или сахарной свеклыBeta vulgaris; эти два растения обеспечивают ок. 90% мировой продукции сахарозы (в соотношении ок. 2:1), к-рая превышает 50 млн. т/год. Хим. синтез сахарозы весьма сложен и экономич. значения не имеет.

Сахарозу используют как пищ. продукт (сахар) непосредственно или в составе кондитерских изделий, а в высоких концентрациях-как консервант; сахароза служит такжесубстратомв пром. ферментац. процессах полученияэтанола,бутанола,глицерина, лимонной и левулиновой к-т,декстрана; используется также при приготовлении лек. ср-в; нек-рыесложные эфирысахарозы с высшими жирными к-тами применяют в качестве неионныхдетергентов.

Для качеств. обнаружения сахарозы можно использовать синее окрашивание с щелочным р-ром диазоурацила, к-рое, однако, дают и высшие олигосахариды, содержащие вмолекулефрагмент сахарозы,-раффиноза, генцианоза, стахиоза.

»