Органические вещества УГЛЕВОДЫ. Углеводы самые распространенные на Земле органические вещества. Они содержатся в клетках всех живых организмов Название. - презентация

1 Органические вещества УГЛЕВОДЫ

2 Углеводы самые распространенные на Земле органические вещества. Они содержатся в клетках всех живых организмов Название «углеводы» произошло потому, что первые известные вещества этого класса состояли как бы из углерода и воды. У большинства углеводов число атомов водорода в 2 раза превышает количество атомов кислорода. Общая формула углеводов С n (Н 2 О) m Позднее были найдены углеводы, не отвечающие этой общей формуле, но название «углеводы» сохранилось

3 Распространение углеводов В животных клетках углеводов немного: 1–2%, иногда до 5% (например, в клетках печени). Растительные клетки, напротив, богаты углеводами – там их содержание достигает 90% сухой массы.

4 Классификация углеводов Углеводы, или сахариды, по особенностям строения делятся на три группы. УГЛЕВОДЫ МОНОСАХАРИДЫ монозы или простые сахара ОЛИГОСАХАРИДЫ полисахариды первого порядка ВЫСШИЕ ПОЛИСАХАРИДЫ второго порядка несахароподобные сложные углеводы

5 Моносахариды Бесцветные, твердые кристаллические вещества, хорошо растворимые в воде Почти все обладают приятным сладковатым вкусом Состоят из одной молекулы, содержащей от 3 до 6 атомов углерода. (есть исключения) Можно рассматривать как производные многоатомных спиртов (в простейшем случае – глицерина)

6 Моносахариды При окислении глицерина получаются два простейших моносахарида – глицериновый альдегид и диоксиацетон, которые играют важную роль в обмене веществ в клетке

7 Моносахариды В неразветвленном скелете моносахарида все атомы углерода, кроме одного, связаны с гидроксильными группами (–ОН), а один – с карбонильным кислородом (=О). Если карбонильная группа находится в конце цепи, то моносахарид представляет собой альдегид (как, например, глицериновый) и называется альдозой, при любом другом положении этой группы он является кетоном (например, диоксиацетон) и называется кетозой. Кетоза Альдоза

8 Моносахариды Моносахариды существуют также и в виде замкнутых циклических форм, которые образуются в результате реакции спиртовой и альдегидной (или кетонной) групп внутри самой молекулы. Эритроза (структурная и циклическая формы)

9 Моносахариды В зависимости от количества атомов углерода в молекуле различают Триозы (3С) – глицериновый альдегид и диоксиацетон Тетрозы (4С) – эритроза (один из промежуточных продуктов фотосинтеза) Пентозы (5С) – рибоза и дезоксирибоза (в ДНК) Гексозы (6С) – глюкоза, фруктоза и галактоза Гептозы (7С) -

10 Моносахариды. Пентозы Наиболее широко распространены в животном и растительном мире пентозы и гексозы. Пентозы представлены такими важными соединениями, как рибоза (С 5 Н 10 О 5 ) и дезоксирибоза (С 5 Н 10 О 4 ). В дезоксирибозе около одного из атомов углерода отсутствует кислород, отсюда и название этого углевода. Рибоза и дезоксирибоза входят в состав мономеров нуклеиновых кислот – ДНК и РНК, а также в состав АТФ.

11 Моносахариды. Гексозы. Глюкоза Из гексоз наиболее широко распространены глюкоза, фруктоза и галактоза. Их общая формула С 6 Н 12 О 6. Глюкоза – виноградный сахар. Она входит в состав важнейших ди- и полисахаридов. Глюкоза – первичный и главный источник энергии для клеток.

12 Моносахариды. Гексозы. Фруктоза Фруктоза – в большом количестве встречается в плодах, поэтому ее часто называют плодовым сахаром. Особенно много фруктозы в меде, фруктах, сахарной свекле.

13 Моносахариды. Гексозы. Галактоза Галактоза – пространственный изомер глюкозы. Она входит в состав лактозы – молочного сахара, а также некоторых полисахаридов..

14 Моносахариды. α- и β-изомеры Моносахариды могут быть представлены в форме α- и β- изомеров Гидроксильная группа при первом атоме углерода может располагаться как под плоскостью цикла (α-изомер), так и над ней (β-изомер). Молекулы крахмала состоят из остатков α-глюкозы, а молекулы целлюлозы – из остатков β-глюкозы.

15 Олигосахариды. Составляют промежуточную группу между моносахаридами и высшими полисахаридами Содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков. В зависимости от количества остатков моносахаридов (количества мономерных звеньев), различают дисахариды, трисахариды и т.д. Наиболее широко распространены в природе дисахариды (сахароза, лактоза и мальтоза )

16 Олигосахариды. Сахароза. Хорошо знакомый нам тростниковый или свекловичный сахар; общая формула С 12 Н 22 О 11. Состоит из остатков глюкозы и фруктозы Чрезвычайно широко распространена в растениях (семена, ягоды, корни, клубни, плоды) и играет большую роль в питании многих животных и человека. Легко растворим в воде Главное сырье для получения сахарозы – сахарная свекла и сахарный тростник.

17 Олигосахариды. Лактоза. Молочный сахар, имеет в составе глюкозу и галактозу Находится в молоке (от 2 до 8,5%) и является основным источником энергии для детенышей млекопитающих. Используется в микробиологической промышленности для приготовления питательных сред

18 Олигосахариды. Мальтоза. Солодовый сахар, состоит из двух молекул глюкозы Является основным структурным элементом крахмала и гликогена

19 Олигосахариды. Мальтоза. Олигосахариды еще называют сахароподобными веществами.

20 Высшие полисахариды. В воде не растворяются, сладкого вкуса не имеют Образуются в результате реакции поликонденсации и состоят из большого числа моносахаридов. Молекулярная масса велика и составляет от нескольких тысяч до нескольких миллионов. Важнейшими полисахаридами являются крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, муреин.

21 Высшие полисахариды. Крахмал. Является смесью двух полимеров α-глюкозы: амилозы и амилопектина Амилоза состоит из остатков глюкозы, соединенных в неразветвленную цепь. В составе амилозы – от 60 до 300 остатков глюкозы. Молекулы амилозы свернуты в спирали. Амилоза способна растворяться в горячей воде и в присутствии йода окрашивается в синий цвет Амилопектин состоит как из линейных, так и из разветвленных цепей, образованных примерно 1500 остатками глюкозы. Амилопектин окрашивается йодом в сине-фиолетовый цвет.

22 Высшие полисахариды. Крахмал. Количество остатков глюкозы в молекуле крахмала исчисляется несколькими тысячами. Крахмал содержится в большом количестве, например, в клубнях картофеля, в большинстве семян и во многих плодах. Запасается крахмал в виде крахмальных зерен, наиболее крупные они у картофеля, а самые мелкие – у риса и гречихи. Общая формула крахмала (С 6 Н 12 О5) n Крахмальные зерна пшеницы (а), овса (б) и картофеля (в)

23 Высшие полисахариды. Гликоген. Полисахарид, содержащийся в тканях тела животных и человека, а также грибах, дрожжах и зерне сахарной кукурузы. Играет важную роль в превращениях углеводов в животных организмах. Он в значительных количествах накапливается в печени, мышцах, сердце и других органах. Гликоген поставляет глюкозу в кровь. Является полимером α-глюкозы и по структуре напоминает амилопектин, но разветвлены его полимерные цепи сильнее. Молекула гликогена состоит примерно из 30 тыс. остатков глюкозы.

24 Высшие полисахариды. Клетчатка (целлюлоза). Главный структурный полисахарид клеточных стенок растений. В ней аккумулировано около 50% всего углерода биосферы. Нерастворима в воде. По своей структуре это линейный полимер. Ее молекула представляет собой неразветвленную вытянутую цепочку моносахаридов, представленных β-глюкозой. Множество линейных молекул целлюлозы уложено параллельно и «связано в пучки» водородными связями Поперечная связь между цепями препятствует проникновению воды, поэтому целлюлоза очень устойчива к гидролизу и, следовательно, является прекрасным строительным материалом, идеально подходящим для растений.

25 Высшие полисахариды. Хитин. Полимер, мономером которого является аминопроизводное β-глюкозы. Хитин является еще одним строительным материалом, которого особенно много в наружном скелете членистоногих и в клеточных стенках грибов конформация молекулы целлюлозы

26 Биологические функции углеводов. Энергетическая – углеводы служат источником энергии для организма. При окислении 1 г углеводов выделяется 17,6 к Дж (4,2 ккал) энергии. Следует отметить, что сахара являются главным источником быстро мобилизуемой энергии, так как в процессе пищеварения они легко переводятся в форму, пригодную для удовлетворения энергетических потребностей клеток. Строительная – целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, хитин обнаруживается в клеточной стенке грибов и в наружном скелете членистоногих, гликопротеиды – соединения углеводов с белками входят в состав хрящевой и костной ткани животных.

27 Биологические функции углеводов. Запасающая – выражается в том, что крахмал накапливается клетками растений, а гликоген – клетками животных. Эти вещества служат для клеток и организмов источником глюкозы, которая легко высвобождается по мере необходимости. Защитная – гепарин – ингибитор свертывания крови; слизи, выделяемые различными железами и богатые углеводами, предохраняют пищевод, кишечник, желудок, бронхи от механических повреждений, препятствуют проникновению в организм бактерий и вирусов; камеди, выделяющиеся в местах повреждения стволов и ветвей, защищают деревья и кустарники от проникновения инфекций через раны.

28 Биологические функции углеводов. Составная часть жизненно важных веществ – входят вместе с белками в состав ферментов, входят в состав ДНК, РНК, АТФ, участвуют в синтезе коферментов НАД+, НАДФ+, ФАД+. Участие в фиксации углерода – рибулозобисфосфат является непосредственным акцептором углекислого газа в темновой фазе фотосинтеза.

29 Домашнее задание § 3.2.2, вопрос 5,6.