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탄수화물의 특성과 구조. 탄수화물의 기능

인체 뿐만 아니라 나머지 부분에도생명체, 에너지가 필요합니다. 그것 없이는 어떤 프로세스도 불가능합니다. 결국 모든 생화학 반응, 효소 과정 또는 대사 단계에는 에너지원이 필요합니다.

따라서 제공하는 물질의 가치는몸이 살아가는 힘은 매우 위대하고 중요합니다. 이 물질들은 무엇입니까? 탄수화물, 단백질, 지방. 각각의 구조는 다르며 완전히 다른 종류의 화합물에 속하지만 기능 중 하나는 유사합니다. 신체에 생명에 필요한 에너지를 제공합니다. 나열된 물질 중 한 그룹인 탄수화물을 고려해 보겠습니다.

탄수화물의 분류

발견 이후 탄수화물의 구성과 구조그들의 이름으로 결정됩니다. 실제로 초기 출처에 따르면 이것은 구조에 물 분자와 관련된 탄소 원자가있는 화합물 그룹이라고 믿어졌습니다.

축적된 정보와 함께 보다 철저한 분석이러한 물질의 다양성에 대한 정보는 모든 대표자가 그러한 구성을 가지고 있지 않다는 것을 증명할 수 있습니다. 그러나 이 특성은 여전히 탄수화물의 구조를 결정하는 특성 중 하나입니다.

이 화합물 그룹의 현대 분류는 다음과 같습니다.

단당류(리보오스, 과당, 포도당 등)
올리고당(bios, trioses).
다당류(전분, 셀룰로오스).

또한 모든 탄수화물은 다음과 같은 두 가지 큰 그룹으로 나눌 수 있습니다.

복원;
비 복원.

각 그룹의 탄수화물 분자 구조를 더 자세히 살펴 보겠습니다.

단당류: 특성

이 범주에는 모든 단순알데히드(알도스) 또는 케톤(케토스) 그룹을 포함하고 사슬 구조에 10개 이하의 탄소 원자를 포함하는 탄수화물. 주쇄의 원자 수를 보면 단당류는 다음과 같이 나눌 수 있습니다.

트리오스(글리세르알데히드);
테트로스(에리스룰로스, 적혈구증);
오탄당(리보스 및 데옥시리보스);
육탄당 (포도당, 과당).

다른 모든 대표자는 나열된 것만큼 신체에 중요하지 않습니다.

분자 구조의 특징

그들의 구조에 의해 monoses는 표현될 수 있습니다사슬 형태와 고리형 탄수화물 형태 모두. 어떻게 이런 일이 발생합니까? 문제는 화합물의 중심 탄소 원자가 용액의 분자가 회전할 수 있는 비대칭 중심이라는 것입니다. 이것이 L형 및 D형 단당류의 광학 이성질체가 형성되는 방식입니다. 이 경우 직쇄 형태로 쓰여진 포도당 공식은 알데히드 그룹 (또는 케톤)에 의해 정신적으로 파악되어 공으로 굴릴 수 있습니다. 해당 순환 공식을 얻을 수 있습니다.

여러 가지 단당류 탄수화물의 화학 구조아주 간단합니다. 사슬이나 고리를 형성하는 일련의 탄소 원자로, 각각의 하이드록실 그룹과 수소 원자가 다른 쪽이나 한쪽에 위치합니다. 같은 이름의 모든 구조가 한 면에 있으면 D-이성체가 형성되고 서로 교대로 다르면 L-이성체가 형성됩니다. 분자 형태의 포도당 단당류의 가장 일반적인 대표자의 일반식을 쓰면 다음과 같이 보일 것입니다. C₆H₁₂오.₆... 또한, 이 기록은 과당의 구조도 반영합니다. 결국, 화학적으로 이 두 모노노오스는 구조적 이성질체입니다. 포도당은 알데히드 알코올이고 과당은 케톤 생성 알코올입니다.

여러 단당류의 탄수화물 구조 및 특성밀접하게 관련. 실제로, 구조에 알데히드 및 케톤 그룹이 존재하기 때문에 알데히드 및 케톤 알코올에 속하며 화학적 특성과 들어갈 수있는 반응을 결정합니다.

따라서 포도당은 다음과 같은 화학적 특성을 나타냅니다.

1. 카르보닐기의 존재로 인한 반응:

산화는 "은거울" 반응입니다.
새로 침전된 수산화구리(II) - 알돈산으로;
강한 산화제는 이염기산(aldaric)을 형성하여 알데히드뿐만 아니라 하나의 히드록실기를 변형시킬 수 있습니다.
회복 - 다가 알코올로 전환.

2. 분자는 또한 구조를 반영하는 하이드록실 그룹을 포함합니다. 이러한 그룹화에 의해 영향을 받는 탄수화물의 속성:

알킬화 능력 - 에테르 형성;
아실화 - 에스테르의 형성;
수산화구리(II)에 대한 정성적 반응.

3. 포도당의 매우 구체적인 특성:

부티르산;
알코올;
젖산 발효.

신체에서 수행되는 기능

많은 단당류의 탄수화물의 구조와 기능은 밀접하게 관련되어 있습니다. 후자는 우선 살아있는 유기체의 생화학 반응에 참여하는 것으로 구성됩니다. 여기서 단당류는 어떤 역할을 하나요?

올리고당 및 다당류 생산의 기초.
오탄당(리보스 및 디옥시리보스)은 ATP, RNA 및 DNA의 형성에 관여하는 가장 중요한 분자입니다. 그리고 그들은 차례로 유전 물질, 에너지 및 단백질의 주요 공급 업체입니다.
인간 혈액의 포도당 농도는 삼투압과 그 변화에 대한 신뢰할 수 있는 지표입니다.

올리고당: 구조

이 탄수화물 그룹의 구조는 다음으로 축소됩니다.구성에 단당류 분자가 2개(이오스) 또는 3개(트리오스) 존재합니다. 4개, 5개 또는 그 이상(최대 10개)의 구조를 가진 것들이 있지만 가장 흔한 것은 이당류입니다. 즉, 가수분해 중에 이러한 화합물은 분해되어 포도당, 과당, 오탄당 등을 형성합니다. 이 범주에는 어떤 연결이 있습니까? 대표적인 예로 자당(일반 사탕수수 설탕), 유당(우유의 주성분), 말토오스, 락툴로오스, 이소말토오스가 있습니다.

이 일련의 탄수화물의 화학 구조는 다음과 같은 특징이 있습니다.

일반 분자식: C₁₂H₂₂오._11.
두 개의 동일하거나 다른 모노오스 잔기이당류의 구조는 글리코시드 브릿지를 통해 상호 연결됩니다. 설탕의 환원 능력은 이 화합물의 성질에 달려 있습니다.
이당류 줄이기.이 유형의 탄수화물의 구조는 알데히드의 히드록실과 다른 모노자임 분자의 히드록실기 사이에 글리코시드 브릿지의 형성으로 구성됩니다. 여기에는 맥아당, 유당 등이 포함됩니다.
비환원성 - 자당의 대표적인 예 - 알데히드 구조의 참여 없이 해당 기의 수산기 사이에만 가교가 형성되는 경우.

따라서 탄수화물의 구조는 간단히분자식으로 제시된다. 자세한 확장 구조가 필요한 경우 Fischer의 그래픽 투영 또는 Hewors의 공식을 사용하여 설명할 수 있습니다. 구체적으로, 두 개의 고리형 단량체(모노오스)는 글리코시드 브릿지로 연결된 상이하거나 동일합니다(올리고당에 따라 다름). 구축할 때 연결을 올바르게 표시하려면 복원 기능을 고려해야 합니다.

이당류 분자의 예

작업이 "탄수화물의 구조적 특징에 주목"하는 형식인 경우 이당류의 경우 먼저 단당류의 잔류물이 무엇으로 구성되어 있는지 나타내는 것이 가장 좋습니다. 가장 일반적인 유형은 다음과 같습니다.

자당 - 알파 포도당과 베타 과당으로 만들어짐.
맥아당 - 포도당 잔류 물에서;
cellobiose - D형 베타 포도당의 두 잔기로 구성됨;
유당 - 갈락토스 + 포도당;
락툴로오스 - 갈락토오스 + 과당 등.

그런 다음 사용 가능한 잔류 물을 기반으로 글리코 시드 브리지 유형의 명확한 처방으로 구조식을 작성해야합니다.

살아있는 유기체에 대한 중요성

이당류의 역할도 매우 중요합니다.구조. 탄수화물과 지방의 기능은 일반적으로 유사합니다. 에너지 구성 요소를 기반으로 합니다. 그러나 일부 개별 이당류의 경우 특별한 의미를 표시해야 합니다.

자당은 인체에서 포도당의 주요 공급원입니다.
유당은 여성의 우유를 포함한 포유동물의 모유에서 최대 8%까지 발견됩니다.
락툴로스는 실험실에서 의료용으로 얻어지며 유제품 생산에도 첨가됩니다.

모든 이당류, 삼당류 등인체와 다른 생물은 단핵구증의 형성과 함께 즉각적인 가수분해를 겪습니다. 이 유형의 탄수화물을 사람이 그대로 사용하지 않고 그대로 유지하는 것은 바로 이 기능입니다(사탕무 또는 사탕수수 설탕).

다당류: 분자적 특징

이 시리즈의 탄수화물의 기능, 구성 및 구조인간의 경제 활동뿐만 아니라 생명체의 유기체에 매우 중요합니다. 먼저 어떤 탄수화물이 다당류인지 파악해야 합니다.

그들 중 상당수가 있습니다.

녹말;
글리코겐;
무레인;
글루코만난;
셀룰로오스;
덱스트린;
갈락토만난;
무로민;
펙틴 물질;
아밀로스;
키틴.

이것은 완전한 목록은 아니지만 가장 중요한동물과 식물. "다당류의 탄수화물 구조적 특징에 주목"작업을 수행하는 경우 우선 공간 구조에주의를 기울여야합니다. 이들은 글리코시드 화학 결합에 의해 함께 연결된 수백 개의 단량체 단위로 구성된 매우 부피가 크고 거대한 분자입니다. 종종 다당류 탄수화물 분자의 구조는 층상 구성입니다.

그러한 분자에는 특정 분류가 있습니다.

단당류 - 단당류의 동일한 반복 단위로 구성됩니다. 단당류에 따라 육탄당, 오탄당 등(글루칸, 만난, 갈락탄)이 될 수 있습니다.
Heteropolysaccharides - 다른 단위체에 의해 형성됩니다.

선형 공간 구조를 가진 화합물은 예를 들어 셀룰로오스를 포함해야 합니다. 대부분의 다당류는 전분, 글리코겐, 키틴 등의 분지 구조를 가지고 있습니다.

생물체의 역할

이 탄수화물 그룹의 구조와 기능은 다음과 밀접한 관련이 있습니다.모든 존재의 생명과 관련이 있습니다. 예를 들어, 예비 영양소 형태의 식물은 싹이나 뿌리의 다른 부분에 전분을 축적합니다. 동물의 주요 에너지 원은 다시 다당류이며 분해되면 많은 에너지가 생성됩니다.

탄수화물은 세포 구조에서 매우 중요한 역할을 합니다. 많은 곤충과 갑각류의 덮개는 키틴으로 구성되며 뮤레인은 박테리아 세포벽의 구성 요소이며 셀룰로오스는 식물의 기초입니다.

동물성 영양소 비축기원 - 이들은 글리코겐 분자 또는 더 일반적으로 동물성 지방이라고 합니다. 그것은 신체의 개별 부분에 저장되어 에너지뿐만 아니라 기계적 영향에 대한 보호 기능도 수행합니다.

대부분의 유기체는 매우 중요합니다.탄수화물의 구조. 모든 동물과 식물의 생물학은 고갈되지 않는 끊임없는 에너지원이 필요합니다. 그리고 그들은 이것을 줄 수 있으며 무엇보다도 다당류의 형태로 제공됩니다. 따라서 신진 대사 과정의 결과로 탄수화물 1g이 완전히 분해되면 4.1kcal의 에너지가 방출됩니다! 이것은 최대이며 더 이상 연결하지 않습니다. 그렇기 때문에 탄수화물은 사람과 동물의 식단에 반드시 있어야 합니다. 반면에 식물은 스스로를 돌봅니다. 광합성 과정에서 식물은 자체적으로 전분을 형성하고 저장합니다.