20.Восстанавливающие дисахариды (мальтоза, лактоза): строение, биохимические превращения (окисление, восстановление).
Восстанавливающие дисахариды. В этих дисахаридах один из моносахаридных остатков участвует в образовании гликозидной связи за счет гидроксильной группы чаще всего при С-4 или С-6, реже при С-З. В дисахариде имеется свободная полуацетальная гидроксильная группа, вследствие чего сохраняется способность к раскрытию цикла. Восстановительные свойства таких дисахаридов и мутаротация их свежеприготовленных растворов обусловлены возможностью осуществления цикло-оксо-таутомерии. Представителями восстанавливающих дисахаридов являются мальтоза, целлобиоза, лактоза.
мальтоза (тривиальное название хсолодовый сахар)» - продукт ферментативного гидролиза крахмала.
В этом дисахариде остатки моносахаридов связаны гликозидо-гликозной связью (а-1,4-связь).
Вследствие наличия полуацетальной функции в молекуле мальтозы, а-аномер находится в равновесии с р-аномером - р-мальтозой, 4-0-(a-D-глюкопиранозил)-р-0-глюкопиранозой. Если ее подвергают кислотному гидролизу, получают 2 моль 0-(+)-глюкозы.
В противоположность сахарозе мальтоза - восстанавливающий гликозид, поскольку в его структуре имеется полуацетальный фрагмент. Мальтоза дает реакции с реагентом Бенедикта-Фелинга и фенилгидразином.
Мальтоза является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу. При кипячении мальтозы с разбавленной кислотойи при действииферментамальтазагидролизуется(образуются две молекулы глюкозы C6H12O6).
Мальтоза содержит свободный гликозидный гидроксил возле С-1-углеродного атома, поэтом имеет восстановительные свойства, характерные для восстанавливающих моно- и дисахаридов. В растворах мальтоза может существовать в двух формах – цикличной и альдегидной, которые находятся в динамическом равновесии. При гидролизе мальтозы под действием фермента мальтазы образуются две молекулы альфа-D-глюкозы. При окислении альдегидной группы мальтозы образуется мальтобионовая кислота.
Из других примеров дисахаридов можно назвать лактозу (молочный сахар) - дисахарид, содержащий остаток p-D-галактопиранозы (в фиксированной (3-форме) и D-глюкозы и присутствующий в молоке почти всех млекопитающих:
Гидролиз сахарозы в присутствии минеральных кислот (Н 2 SO 4 , НСl, Н 2 СО 3):
Окисление мальтозы (восстанавливающего дисахарида), например реакция «серебряного зеркала»:
21. 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(см.Олигосахариды), 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 D-фруктозу.Гидролизсахарозы сопровождается изменением знака уд. вращения р-ра и потому наз.инверсией.
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 щел.-зем.металлов, 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.
| " |
Дисахариды вступают в большинство реакций, характерных для моносахаридов: образуют простые и сложные эфиры, гликозиды, производные по карбонильной группе. Восстанавливающие дисахариды окисляются до гликобионовых кислот. Гликозидная связь в дисахаридах расщепляется под действием водных растворов кислот и ферментов. В разбавленных растворах щелочей дисахариды устойчивы. Ферменты действуют селективно, расщепляя только?- или только?-гликозидную связь /6/.
Последовательность реакций - окисление, метилирование, гидролиз, позволяет установить строение дисахарида (рис.7).
Рис. 7
Окисление дает возможность определить, остаток какого моносахарида находится на восстанавливающем конце. Метилирование и гидролиз дают информацию о положении гликозидной связи и размерах цикла моносахаридных звеньев. Конфигурация гликозидной связи (??или?? может быть определена с помощью ферментативного гидролиза /1/.
Биологическая роль дисахаридов
Сахароза в желудочно-кишечном тракте распадается на глюкозу и фруктозу. Сахароза - наиболее распространенный сахар. Источники сахарозы: сахарная свекла (14-18%) и сахарный тростник (10-15%). Содержание сахарозы: в сахарном песке - 99,75%, в сахаре-рафинаде - 99,9%.
Сахароза обладает способностью превращаться в жир. Избыточное поступление этого углевода в пищевом рационе вызывает нарушение жирового и холестеринового обмена в организме человека, оказывает отрицательное воздействие на состояние и функцию кишечной микрофлоры, повышая удельный вес гнилостной микрофлоры, усиливая интенсивность гнилостных процессов в кишечнике, приводит к развитию метеоризма кишечника. Избыточное количество сахарозы в питании детей приводит к развитию кариеса зубов.
Лактоза - углевод животного происхождения. При гидролизе расщепляется на глюкозу и галактозу. Гидролиз протекает медленно, ограничивая процесс брожения, что имеет большое значение в питании детей грудного возраста. Поступление лактозы в организм способствует развитию молочнокислых бактерий, подавляющих развитие гнилостных микроорганизмов. Лактоза в наименьшей степени используется для жирообразования и при избытке не повышает содержание холестерина в крови. Источник лактозы: молоко и молочные продукты, в которых содержание этого дисахарида может достигать 4-6%.
Сахароза, лактоза и мальтоза - ценные пищевые и вкусовые вещества. Производством сахарозы занята сахарная промышленность.
Дисахарид целлобиоза имеет важное значение для жизни растений, так как она входит в состав целлюлозы /4/.
сахароза гликозидный химический дисахарид
ОЛИГОСАХАРИДЫ
Это самая большая и распространенная группа олигосахаридов. Их молекулы состоят из двух остатков гексоз, из двух остатков пентоз или гексозы и пентозы. Чаще встречаются две гексозы.
К числу наиболее важных дисахаридов относятся: сахароза, целлобиоза, лактоза, мальтоза. Молекула дисахарида содержит два остатка моносахаридов, соединенных между собой через атом кислорода (О-гликозидной связью). Дисахариды делят на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.
Если молекула дисахарида построена таким образом, что в образовании связей между моносахаридами участвуют их гликозидные гидроксилы, то он называется невосстанавливающим. Такой дисахарид не обладает восстанавливающими свойствами, т.е не дает реакции «серебряного зеркала», а также с реактивом Фелинга. Кроме того, он не образует производных по карбонильной группе. Такие типы дисахаридов называют гликозилгликозидами. Например, невосстанавливающий дисахарид, составленный из двух остатков глюкозы, называется глюкозилглюкозидом, а из глюкозы и фруктозы-глюкозилфруктозидом.
Если один из моносахаридов, будучи связанным с другим сохраняет свой полуацетальный (гликозидный) гидроксил (потенциальная альдегидная группа), то такой дисахарид называется восстанавливающим.
Сахароза (тростниковый или свекловичный сахар)
Примером невосстанавливающего дисахарида может служить сахароза, которая состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В молекуле сахарозы гликозидная связь соединяет аномерные центры обоих моносахаридов. Систематическое название сахарозы: α-D-глюкопиранозил-(1,2)-β-D-фруктофуранозид, его структурная формула:
Это один из самых распространенных в природе и практически наиболее важных дисахаридов. Сахароза содержится в стеблях, корнях, клубнях и плодах растений. В их листьях образуется в процессе фотосинтеза. В корнеплодах сахарной свеклы ее содержание достигает 28%, а в стеблях сахарного тростника - около 20%.
Сахарозу получают из сахарного тростника (65% мировой потребности) и из сахарной свеклы (30-35%).
Источником сахара в тропиках служат пальмы: кокосовая, сахарная, винная. Перед цветением у пальмы подрезают главную ось соцветия и собирают вытекающий сок. Его выпаривают и получают коричневый сахар. Сок сбраживают также в вино.
Сахарная кукуруза и сахарное сорго в стеблях содержат 10-12% сахарозы.для получения сахара эти растения использовать невыгодно, но из них готовят сладкий сироп, который используют в кондитерской промышленности.
Сахароза хорошо растворима в воде. Растворы сахарозы вращают плоскость поляризации света вправо на 66,5 0 . Сахароза при действии кислот или фермента сахаразы гидролизуется с образованием глюкозы и фруктозы.Эти гексозы имеют противоположные углы удельного вращения (глюкоза +52,5 0 , фруктоза -92 0), суммарный угол вращения после гидролиза становится отрицательным. Поэтому сам процесс расщепления сахарозы на глюкозу и фруктозу назван инверсией сахара, а гидролизованная сахароза- инвертным сахаром.
Сахароза - важный питательный продукт, имеющий большое энергетическое значение в организме: при сгорании 1 г сахарозы образуется около 16,7 кДж. Гидролизованная сахароза легко поддается спиртовому брожению с образованием спирта. Под влиянием специфических микроорганизмов сахароза подвергается молочнокислому, маслянокислому и другим видам брожения.
В промышленности широко применяются производные сахарозы. Октаацетат сахарозы используют в качестве промежуточного слоя при получении стекла триплекс. С помощью бензоата сахарозы, содержащего семь-восемь бензольных остатков на молекулу сахара получают лак и клей. Эфиры сахарозы и высших жирных кислот широко применяют в качестве моющих средств, диэфиры высших жирных кислот и сахарозы- как эмульгаторы при производстве маргарина, фармацевтических и косметических препаратов.
Октаметилсахарозу используют в промышленности для производства пластмасс в качестве пластификаторов, амиловые эфиры сахарозы - для производства стойких пленок.
Для улучшения органолептических свойств (вкуса, запаха) готового пива на основе углеводов разработаны специальные сиропы (жженый сахар). Используют смеси углеводов, главным образом, глюкозы и сахарозы.
Трегалоза (грибной сахар)
Трегалоза состоит из двух молекул α-D-глюкопиранозы, которые соединены между собой двумя полуацетальными гидроксилами, поэтому трегалоза, как и сахароза не обладает восстанавливающими свойствами.
Трегалоза найдена в грибах, спорынье, водорослях, дрожжах (около 18% сухого веса), в гемолимфе многих насекомых.
Целлобиоза
Из восстанавливающих дисахаридов можно в качестве примера привести целлобиозу, имеющую следующую структуру:
Этот дисахарид состоит из двух остатков β-D-глюкопиранозы. Гликозидная связь соединяет первый атом углерода одного остатка с четвёртым атомом углерода второго остатка. Систематическое название этого дисахарида: β-D-глюкопиранозил-(1,4)-β-D-глюкопираноза.
Целлобиоза образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы при участии фермента целлюлазы. Она найдена в прорастающих семенах, косточках абрикосов.
Высшие животные не усваивают целлобиозу, так как не обладают разлагающим ферментом.
Улитки, гусеницы, черви и многие микроорганизмы, содержащие ферменты целлобиазу и целлюлазу, способны расщеплять целлюлозосодержащие растительные ткани. В промышленности ее получают в виде октаацетата гидролизом ацетилированной целлюлозы.
Лактоза (молочный сахар)
Лактоза (молочный сахар) состоит из остатка β-D-галактопиранозы и α-D-глюкопиранозы, связанных 1,4-β-гликозидной связью. Обладает восстанавливающими свойствами и поддаётся брожению с образованием молочной кислоты.
Остаток глюкозы обладает свободным гликозидным гидроксилом, поэтому возможно существование лактозы в двух формах. Равновесная смесь её α- и β-формы имеет удельное вращение +52. Она входит в состав молока млекопитающих (5-8%), найдена также в пыльцевых трубочках ряда растений. Лактоза плохо растворима в воде, её можно получить путём упаривания молочной сыворотки. Под действием кислот и фермента лактазы (β-галактозидазы) она расщепляется на глюкозу и галактозу. Фермент лактаза выделяется тонким кишечником. Некоторые этнические группы населения в восточных и африканских странах отличаются отсутствием в их организмах этого фермента. Поэтому они страдают непереносимостью к молочной пище. Эта особенность называется непереносимостью лактозы. Лактоза имеет важное биологическое значение в организме, её используют для приготовления питательных микробиологических сред, в формацевтической промышленности в качестве наполнителя при изготовлении порошков и таблеток.
Лактозу наряду с сахарозой, мальтозой, глюкозой используют при производстве сырокопчёных и сыровяленых колбас. Углеводы при производстве колбас служат пищей для молочнокислой микрофлоры и являются пищевкусовыми добавками, в определенной степени формирующими органолептические свойства готового продукта.
Мальтоза (солодовый сахар).
Мальтоза состоит из остатков двух молекул глюкозы в α-D-глюкопиранозной форме, связанных 1,4-α-гликозидной связью.
Обладает восстанавливающими свойствами, т. к. связь между двумя молекулами D-глюкоз образуется благодаря полуацетальному гидроксилу одной молекулы глюкозы и спиртовому гидроксилу, находящемуся у четвёртого атома углерода второй молекулы глюкозы, в связи с чем один полуацетальный гидроксил остаётся свободным:
Мальтоза содержится в солоде – проросшем зерне. Это промежуточный продукт распада полисахаридов (крахмала и гликогена) под действием ферментов амилаз. Хорошо сбраживается дрожжами, т. к. при действии мальтазы дрожжей она расщепляется на две молекулы глюкозы. Мальтозу гидролизуют кислотами и ферментами α-глюкозидазами (мальтазами). Фермент мальтаза входит в состав слюны, поджелудочного и кишечного сока, имеется в крови, печени и скелетных мышцах, встречается в дрожжах, бактериях, растениях. Фермент мальтаза, полученная из разного сырья, имеет различную активность и оптимальное рН при воздействии. Наиболее чистая мальтаза выделена из дрожжей (рН опт = 6,75-7,25). Мальтоза является промежуточнм продуктом винокуренной и пивоваренной промышленности.
Рутиноза.
Этот дисахарид встречается только в гликозидах. Ее молекула состоит из b-L-рамнозы и a-D-глюкозы, связанных 1,6b-связью:
Рутин (витамин Р, функция которого в организме млекопитающих состоит в укрепляющем действии на кровеносные капилляры и в увеличении свертывающей способности крови) содержит в структуре фрагмент рутинозы (Rut). Этот дисахарид, как и рутин, получил свое название от растения руты, где, как и рутин, он впервые был обнаружен:
Р-витаминная активность ярко выражена у орлаванонового рутинозида – гисперидина, который в количестве до 8% присутствует в апельсиновой кожуре.
Молекулы которых состоят из двух простых сахаров, объединенных в одну молекулу гликозидной связью разной конфигурации. Обобщенную формулу дисахаридов можно представить в виде С 12 Н 22 О 11 .
В зависимости от строения молекул и их химических свойств различают восстанавливающие (гликозо-гликозиды) и невосстанавливающие дисахара (гликозидо-гликозидами). К восстанавливающим дисахаридам относятся , и целлобиоза, к невосстанавливающим - и трегалоза.
Химические свойства
Дисахара являются твердыми кристаллическими веществами. Кристаллы разных веществ окрашены в цвета от белого до коричневого. Они хорошо растворяются в воде и спиртах, имеют сладкий вкус.
При реакции гидролиза разрываются гликозидные связи, в результате чего дисахариды распадаются до двух простых сахаров. В обратном гидролизу процессе конденсации происходит слияние нескольких молекул дисахаридов в сложные углеводы - полисахариды.
Лактоза - молочный сахар
Термин «лактоза» с латыни переводится как «молочный сахар». Назван этот углевод так потому, что в большом количестве он содержится в молочных продуктах. Лактоза представляет собой полимер, состоящий из молекул двух - глюкозы и . В отличие от других дисахаров, лактоза не обладает гигроскопичностью. Получают этот углевод из молочной .
Спектр применения
Лактоза широко применяется в фармацевтической промышленности. Благодаря отсутствию гигроскопичности, она используется для изготовления легко гидролизующихся лекарств на сахарной основе. Другие углеводы, которые обладают гигроскопичностью, быстро отсыревают и действующее лекарственное вещество в них быстро распадается.
Молочный сахар в биологических фармацевтических лабораториях используют при изготовлении питательных сред для выращивания различных культур бактерий и грибков, например, при производстве пенициллина.
При изомеризации лактозы в фармацевтике получают лактулозу. Лактулоза - это биологический пробиотик, нормализующий перистальтику кишечника при запорах, дисбактериозах и других проблемах пищеварения.
Полезные свойства
Молочный сахар - важнейшее питательное и пластическое вещество, жизненно необходимое для гармоничного развития растущего организма млекопитающих, в том числе человеческого ребенка. Лактоза является питательной средой для развития молочнокислых бактерий в кишечнике, чем препятствует гнилостным процессам в нем.
Из полезных свойств лактозы можно выделить то, что при высокой энергоемкости она не используется для образования и не повышает уровень в крови.
Возможный вред
Вреда человеческому организму лактоза не наносит. Единственным противопоказанием к употреблению продуктов, содержащих молочный сахар, является лактозная непереносимость, которая возникает у людей с дефицитом фермента лактазы, который расщепляет молочный сахар до простых углеводов. Лактозная непереносимость является причиной неусвоения молочных продуктов людьми, чаще взрослыми. Проявляется эта патология в виде таких симптомов как:
- тошнота и рвота;
- понос;
- вздутие живота;
- колики;
- зуд и высыпания на коже;
- аллергический ринит;
- отечность.
Лактозная непереносимость чаще всего бывает физиологической, и связана она с возрастным дефицитом лактозы.
Мальтоза - солодовый сахар
Мальтоза, которая состоит из двух остатков глюкозы, является дисахаридом, вырабатываемым зерновыми для построения тканей своих зародышей. В меньшем количестве мальтоза содержится в пыльце и нектаре цветковых растений, в томатах. Солодовый сахар вырабатывается также некоторыми бактериальными клетками.
У животных и человека мальтоза образуется при расщеплении полисахаридов - и - с помощью мальтазы.
Основная биологическая роль мальтозы заключается в обеспечении организма энергетическим материалом.
Возможный вред
Вредные свойства проявляет мальтоза только у тех людей, которые имеют генетический дефицит мальтазы. В результате этого в кишечнике человека при употреблении продуктов, содержащих мальтозу, крахмал или гликоген, накапливаются недоокисленные продукты, провоцирующие сильную диарею. Исключение этих продуктов из рациона питания или прием ферментных препаратов с мальтазой помогает нивелировать проявления мальтозной непереносимости.
Сахароза - тростниковый сахар
, который присутствует в нашем ежедневном рационе питания как в чистом виде, так и в составе различных блюд, это и есть сахароза. Она состоит из остатков молекулы и .
В природе сахароза встречается в разнообразных плодах: фруктах, ягодах, овощах, а также в сахарном тростнике, откуда его и начали добывать впервые. Процесс расщепления сахарозы начинается в ротовой полости и заканчивается в кишечнике. Под воздействием альфа-глюкозидазы тростниковый сахар расщепляется до глюкозы и фруктозы, которые быстро всасываются в кровь.
Полезные свойства
Польза от сахарозы очевидна. Как очень распространенный в природе дисахарид сахароза служит источником энергии для организма. Насыщая кровь глюкозой и фруктозой, тростниковый сахар:
- обеспечивает нормальную жизнедеятельность головного мозга - основного потребителя энергии;
- является источником энергии для мышечного сокращения;
- повышает работоспособность организма;
- стимулирует синтез серотонина, благодаря чему повышает настроение, являясь антидепрессивным фактором;
- участвует в формировании стратегических (и не только) запасов жира;
- принимает активное участие в углеводном обмене;
- поддерживает детоксикационную функцию печени.
Полезные функции сахарозы проявляются только при ее употреблении в ограниченном количестве. Оптимальным считается употребление 30-50 г тростникового сахара в блюдах, напитках или чистом виде.
Вред при злоупотреблении
Превышение суточной нормы потребления чревато проявлением вредных свойств сахарозы:
- эндокринными нарушениями (сахарным диабетом, ожирением);
- разрушением зубной эмали и патологиями со стороны опорно-двигательного аппарата в результате нарушения минерального обмена;
- дряблостью кожи, ломкостью ногтей и волос;
- ухудшением состояния кожи (сыпью, образованием прыщей);
- угнетением иммунитета (эффективный иммунодепрессант);
- подавлением активности ферментов;
- повышением кислотности желудочного сока;
- нарушением работы почек;
- гиперхолестеринемией и триглицеридемией;
- ускорением возрастных изменений.
Поскольку в процессе всасывания продуктов расщепления сахарозы (глюкозы, фруктозы) принимают активное участие , чрезмерное употребление сладких продуктов чревато дефицитом этих витаминов. Длительная нехватка витаминов группы В опасна стойкими нарушениями работы сердца и сосудов, патологиями нервно-психической деятельности.
У детей увлечение сладостями приводит к повышению их активности вплоть до развития гиперактивного синдрома, неврозам, раздражительности.
Дисахарид целлобиоза
Целлобиоза - дисахарид, состоящий из двух молекул глюкозы. Продуцируется он растениями и некоторыми бактериальными клетками. Биологической ценности для человека целлобиоза не представляет: в человеческом организме это вещество не расщепляется, а является балластным соединением. В растениях целлобиоза выполняет структурную функцию, так как входит в состав молекулы целлюлозы.
Трегалоза - грибной сахар
Трегалоза состоит из остатков двух молекул глюкозы. Содержится в высших грибах (отсюда и второе его название), лишайниках, некоторых червях и насекомых. Считается, что накопление трегалозы является одним из условий повышенной устойчивости клеток к высыханию. В человеческом организме не усваивается, однако большое ее поступление в кровь может вызвать интоксикацию.
Дисахариды широко распространены в природе - в тканях и клетках растений, грибов, животных, бактерий. Они входят в структуру сложных молекулярных комплексов и встречаются и в свободном состоянии. Некоторые из них (лактоза, сахароза) являются энергетическим субстратом для живых организмов, другие (целлобиоза) - выполняют структурную функцию.
Так же, как и моносахариды , широкое распространение в природе имеют и дисахариды – всем известная сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар).
Сам термин «дисахарид» сообщает нам о двух остатках моносахаридов, связанных между собой в молекулах этих органических соединений, получение которых возможно путем гидролиза (разложением водой) молекулы дисахарида.
Дисахариды – углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, которые соединены друг с другом за счет взаимодействия двух гидроксильных групп.
В процессе образования молекулы дисахарида происходит отщепление одной молекулы воды:
или для сахарозы:
Поэтому молекулярная формула дисахаридов С 12 H 22 O 11 .
Образование сахарозы происходит в клетках растений под воздействием ферментов. Но химики нашли способ осуществления многих реакций, являющихся частью процессов, которые происходят в живой природе. В 1953 году французский химик Р. Лемье впервые осуществил синтез сахарозы, названный современниками «покорением Эвереста органической химии».
В промышленности сахароза получается из сока сахарного тростника (содержание 14-16%), сахарной свеклы (16-21%), а также некоторых других растений, таких как канадский клен или земляная груша.
Всем известно, что сахароза представляет из себя кристаллическое вещество, которое имеет сладкий вкус и хорошо растворимо в воде.
Сок сахарного тростника содержит углевод сахароза, привычно называемый нами сахаром.
Имя немецкого химика и металлурга А. Маргграфа тесно связано с производством сахара из свеклы. Он был одним из первых исследователей, применивших в своих химических исследованиях микроскоп, при помощи которого им были обнаружены кристаллы сахара в свекольном соке в 1747 году.
Лактоза – кристаллический молочный сахар, была получена из молока млекопитающих еще в XVII в. Лактоза является менее сладким дисахаридом, нежели сахароза.
Теперь ознакомимся с углеводами, имеющими более сложное строение – полисахаридами .
Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых состоят из множества моносахаридов.
В упрощенном виде общая схема может быть представлена так:
Теперь сравним строение и свойства крахмала и целлюлозы – важнейших представителей полисахаридов.
Структурное звено полимерных цепей этих полисахаридов, формула которых (С 6 H 10 O 5) n , – это остатки глюкозы. Для того, чтобы записать состав структурного звена (С 6 H 10 O 5), нужно отнять молекулу воды из формулы глюкозы.
Целлюлоза и крахмал имеют растительное происхождение. Они образуются из молекул глюкозы в результате поликонденсации.
Уравнение реакции поликонденсации, а также обратного ей процесса гидролиза для полисахаридов условно можно записать следующим образом:
Молекулы крахмала могут иметь как линейный, так и разветвленный тип строения, молекулы целлюлозы – только линейный.
При взаимодействии с йодом крахмал, в отличие от целлюлозы, дает синее окрашивание.
Различные функции эти полисахариды имеют и в растительной клетке. Крахмал служит запасным питательным веществом, целлюлоза выполняет структурную, строительную функцию. Стенки растительных клеток построены из целлюлозы.
Остались вопросы? Не знаете, как сделать домашнее задание?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь .
Первый урок – бесплатно!
сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.