Вуглеводи. Глюкоза й сахароза. Будова, властивості, застосування.

Тема уроку. Вуглеводи. Глюкоза й сахароза. Будова, властивості, застосування.

Вуглеводи найважливіші природні сполуки, що характеризуються біологічною активністю, відіграють важливу роль у житті рослин, тварин, людини.

Вуглеводи — природні сполуки, які відіграють важливу роль у житті людини, тварин і рослин. Вони дуже поширені в природі, особливо в рослинному світі: 80% сухої маси рослин становлять вуглеводи. Потреба людини в енергії покривається при харчуванні за рахунок вуглеводів.

Назва «вуглеводи» запропонована на тій основі, що перші вивчені представники цього класу сполук за складом формально розглядали як сполуки вуглецю з водою. Тепер відомо, що вуглеводи — це не гідрати вуглецю, але стара назва залишилася.

Глюкозу фруктозу, цукор (сахарозу), крохмаль, целюлозу тощо відносять до вуглеводів.

2. Класифікація вуглеводів

Вуглеводи поділяють на моносахариди, дисахариди і полісахариди.

В природі синтез глюкози відбувається з неорганічних речовин в процесі фотосинтезу (в рослинах), що відбувається з поглинанням сонячного світла

6СО₂ + 6Н₂О →С₆Н₁₂О₆ + О₂

Можлива також і зворотня реакція:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂О

Цим рівнянням можна описати сумарний процес, у результаті якого всі тварини отримують енергію для своєї життєдіяльності:глюкоза потрапляє в наш організм з їжею, кисень ми вдихаємо легенями, а продукт реакції – вуглекислий газ – видихаємо. Також це рівняння описує процес горіння та вибуху глюкози. Підпалити глюкозу досить складно, вона горить тільки за наявності каталізатора, а вибухає в разі дуже сильного подрібнення.

У вільному стані глюкоза разом з фруктозою міститься в меду, плодах, квітках та інших частинах рослин; у тваринних тканинах – у крові, лімфі, мозку, серцевому та скелетному м’язах тощо. У тканинах тварин і людини глюкоза може перетворюватися на резервний вуглевод – глікоген. Глюкоза бере участь в багатьох реакціях обміну речовин, посідає центральне місце у вуглеводному обміні. Глюкоза – важливе джерело енергії в організмі. Для деяких бактерій глюкоза – єдине джерело енергії.

Глюкоза бере участь у регуляції водного режиму організму, стимуляції функцій клітин та в знешкодженні токсичних речовин, підвищує діяльність серцевого м’яза, розширює судини, збільшує сечовиділення тощо. При багатьох захворюваннях кількість глюкози в крові збільшується, що веде до виділення її з сечею.

Глюкоза — необхідний компонент крові, її вміст у крові людини становить 80—120 мг в 100 мл. Концентрація її регулюється гормонально та центральною нервовою системою. Коли вміст глюкози у крові становить більше ніж 180 мг, порушується вуглеводневий обмін, виникає хвороба діабет.

У зв'язку з тим, що глюкоза легко і швидко засвоюється, її застосовують як засіб посиленого харчування, а також для виготовлення лікувальних препаратів, при консервуванні крові. Вона широко використовується в кондитерському виробництві, у виробництві дзеркал та іграшок (сріблення). Нею користуються при обробці й фарбуванні тканин і шкір.

Сахароза

У ІV ст. до н.е. воїни Александра Македонського вступили на землю Індії. Серед чудес цього краю їх вразила одна дивна-предивна речовина. Тутешні лікарі використовували чудодійний сік із неї, як лікарський засіб. Єгиптяни називали її індійською сіллю. У зв’язку зі своєю високою ціною вона вважалася предметом розкоші і була так само дорога як срібло. На Русі перша згадка про цю речовину належить до 1273 р. А от будова її була відкрита лише в 1747 р. німецьким хіміком А. Маргофом.

Ця речовина міститься в кленовому, березовому, пальмовому соках, а також в кукурудзі. У невеликих кількостях разом з глюкозою є в плодах, овочах і листі багатьох рослин. Також входить до складу цукрових буряків (16-20%), цукрової тростини (14-25%). І ця речовина – сахароза.

Молекулярна формула сахарози С₁₂Н₂₂О₁₁.

Сахароза – безбарвна кристалічна речовина без запаху, густина 1,59г/см3, температура плавлення 186оС. Сахароза в 1,5 раза солодша за глюкозу. Дуже добре розчиняється у воді: у 100 г води за 00С розчиняється 179 г сахарози, а за 1000С – 487 г.

Сахароза входить до групи дисахаридів, оскільки молекула сахарози складається з залишків молекул двох моносахаридів - глюкози і фруктози, сполучених між собою атомом Оксигену. А сахарозу порівняно з глюкозою, можна розглядати як подвійний цукор.

Під час гідролізу сахарози в кислому середовищі або під дією ферментів зв'язок між цими залишками розривається, й утворюються молекули глюкози ш фруктози:

Подібне перетворення відбувається в організмі бджіл: збираючи нектар з квітів вони засвоюють сахарозу, яка потім гідролізує до глюкози і фруктози. Отже мед – суміш глюкози і фруктози.