Общая формула глюкозы: Формула глюкозы в химии - Управленческое образование

Содержание

Формула глюкозы в химии

Химическая формула глюкозы

Формула глюкозы: C₆H₁₂O₆

Глюкоза – бифункциональное соединение, поскольку содержит пять гидроксильных и одну альдегидную группу, т.е. является многоатомным альдегидоспиртом.

Относится к классу углеводов с общей формулой С_n(Н₂О)_m.

Структурная и сокращенная формула глюкозы

Структурная формула глюкозы:

Сокращенная формула глюкозы:

Молекула глюкозы может существовать в нескольких изомерных формах, одна из них линейная, а две – циклические.

В растворе все эти формы находятся в динамическом равновесии:

Циклические — и -формы глюкозы являются пространственными изомерами, которые отличаются расположением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В -глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к группе –СН₂ОН, в -глюкозе – в цис-положении.

Пространственное строение циклических изомеров:

В кристаллическом состоянии глюкоза находится в состоянии — формы. В растворе наиболее устойчива -форма глюкозы (равновесная доля около 63 %). Равновесная доля альдегидной формы крайне незначительна (0,0026%).

Для глюкозы характерна оптическая изомерия. Формулы оптических изомеров:

В природе встречается только D- изомер глюкозы.

Межклассовый изомер глюкозы, также имеющий формулу C₆H₁₂O₆ – фруктоза (кетоноспирт):

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Урок 10. углеводы. глюкоза. олигоса- хариды. сахароза — Химия — 10 класс

Химия, 10 класс

Урок № 10. Углеводы. Глюкоза. Олигосахариды. Сахароза

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению углеводов, особенностям их строения. Рассмотрено влияние функциональных групп на свойства углеводов. Даётся характеристика химических свойств глюкозы и сахарозы. Объяснена биологическая роль углеводов и области их применения.

Глоссарий

Алкилирование – реакция образования простых эфиров в результате замещения атома водорода углеводородным радикалом в гидроксогруппе.

Ацилирование – реакция образования сложных эфиров в результате взаимодействия спиртов, в том числе многоатомных, с кислотами или кислотными ангидридами.

Брожение маслянокислое – превращение глюкозы под действием маслянокислых бактерий в масляную кислоту. Сопровождается выделением углекислого газа и водорода.

Брожение молочнокислое – превращение глюкозы под действием молочнокислых бактерий в молочную кислоту.

Брожение спиртовое – разложение глюкозы под действием дрожжей с образованием этилового спирта и углекислого газа.

Глюкоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, состоящий из 6 атомов углерода, 5 гидроксильных групп и альдегидной группы. Может существовать как в виде линейной, так и циклической молекул. Вступает в реакции окисления, восстановления, ацилирования, алкилирования, подвергается молочнокислому, спиртовому, маслянокислому брожению.

Крахмал – полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы.

Лактоза, или молочный сахар – дисахарид С₁₂Н₂₂О₁₁, состоящий из остатков глюкозы и галактозы, подвергается гидролизу, может окисляться до сахариновых кислот.

Моносахариды – углеводы, не подвергающиеся гидролизу, состоят из 3–10 атомов углерода, могут образовывать циклические молекулы с одним циклом (глюкоза, фруктоза, рибоза).

Невосстанавливающие углеводы – углеводы, не содержащие альдегидной группы и не способные к реакциям восстановления (фруктоза, сахароза, крахмал).

Олигосахариды – углеводы, образующие при гидролизе от 2 до 10 молекул моносахаридов (сахароза, лактоза).

Полисахариды – углеводы, образующие при гидролизе от нескольких десятков до сотен тысяч молекул моносахаридов (целлюлоза, крахмал).

Рибоза— моносахарид, относится к пентозам. Линейная молекула содержит альдегидную группу. Образует пятичленный цикл. Входит в состав РНК.

Сахароза – дисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы и β-фруктозы. Относится к невосстанавливающим углеводам, так как не содержит альдегидную группу и не может восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида меди и серебро из аммиачного раствора гидроксида серебра. Является многоатомным спиртом. Подвергается гидролизу.

Углеводы – кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп.

Фруктоза – моносахарид состава С₆Н₁₂О₆, относится к кетозам. Может существовать как в виде линейной молекулы, так и образовывать пятичленный цикл.

Целлюлоза – полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс : учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М. : Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

Единое окно доступа к информационным ресурсам [Электронный ресурс]. М. 2005 – 2018. URL: http://window.edu.ru/ (дата обращения: 01.06.2018).

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Понятие об углеводах, их классификация

Углеводами называются кислородсодержащие органические соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп и обычно отвечающие общей формуле С_п(Н₂О)_т. К углеводам относятся глюкоза, фруктоза, рибоза, сахароза, лактоза, крахмал, целлюлоза и другие. Углеводы могут существовать как в виде линейных, так и циклических молекул. Углеводы, молекулы которых могут образовывать только один цикл, называют моносахаридами (глюкоза, фруктоза, рибоза). Если молекула углевода при гидролизе распадается на несколько (от двух до десяти моносахаридов), они называются олигосахаридами (сахароза, лактоза). Углеводы, образующие при гидролизе десятки, сотни и более моносахаридов, называются полисахаридами (крахмал, целлюлоза).

Моносахариды

В молекуле моносахарида может быть от двух до десяти атомов углерода. Все моносахариды имеют окончание -оза. В названии сначала указывается количество атомов углерода, а затем прибавляется окончание: триоза, тетроза, пентоза, гексоза.

Для живых организмов наиболее важны пентоза и гексоза. Моносахариды с альдегидной группой называют альдозами (например, глюкоза), а содержащие кетогруппу – кетозами (например, фруктоза). Нумерация атомов углерода в альдозах начинается с атома альдегидной группы, а в кетозах – с крайнего атома, наиболее близкого к карбонильной группе.

Глюкоза

Самым распространённым моносахаридом в природе является глюкоза. Она содержится в сладких ягодах и фруктах. Мёд также содержит много глюкозы.

Глюкоза относится к группе гексоз, так как содержит шесть атомов углерода. Молекулы глюкозы могут быть как линейными (D-глюкоза, альдоза), так и циклическими (α и β-глюкоза). Линейная молекула глюкозы содержит на конце альдегидную группу. Общей формулой С

6Н₁₂О₆ можно обозначить как глюкозу, так и фруктозу.

Фруктоза относится к кетозам и образуется пятичленный цикл. Она является изомером глюкозы. Фруктоза, также, как и глюкоза, может существовать в виде линейных и циклических молекул, в зависимости от положения заместителей у второго атома углерода различают α- и β-фруктозу.

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество. Она хорошо растворяется в воде, имеет сладкий вкус. Факт наличия в молекуле глюкозы альдегидной группы доказывает реакция «серебряного зеркала». С фруктозой эта реакция не идёт. Один моль глюкозы реагирует с пятью молями уксусной кислоты с образованием сложного эфира, что доказывает наличие в молекуле глюкозы пяти гидроксильных групп. Такая реакция называется ацилированием. Если к раствору глюкозы на холоде добавить растворы сульфата меди и щелочи, то вместо осадка образуется ярко-синее окрашивание. Эта реакция доказывает, что глюкоза – многоатомный спирт. Благодаря наличию в молекуле глюкозы альдегидной группы, она может не только вступать в реакцию «серебряного зеркала», но и восстанавливать гидроксид меди (II) до одновалентного оксида. Водород в присутствии никелевого катализатора восстанавливает глюкозу до сорбита – шестиатомного спирта. В реакциях с низшими спиртами в кислой среде или с йодистым метилом в щелочной среде гидроксильные группы участвуют в образовании простых эфиров – происходит реакция алкилирования.

Глюкоза, в зависимости от условий, вступает в реакции брожения с образованием различных продуктов. Под действием молочнокислых бактерий глюкоза превращается в молочную кислоту – этот процесс получил название «молочнокислое брожение». Он используется при изготовлении кисломолочных продуктов. В присутствии дрожжей глюкоза подвергается спиртовому брожению. Этот вид брожения используется при изготовлении алкогольных напитков, а также дрожжевого теста. В этом процессе, кроме спирта, образуется углекислый газ, который делает тесто пышным. Брожение глюкозы, в результате которого образуется масляная кислота, происходит под действием особых маслянокислых бактерий. Этот вид брожения применяют в производстве масляной кислоты, эфиры которой широко используют в парфюмерии. Но если маслянокислые бактерии попадут в пищевые продукты, они могут вызвать их гниение.

Одним из продуктов фотосинтеза, который идет с участием зеленых растений, является глюкоза. Для человека и животных глюкоза является основным источником энергии для осуществления обменных процессов. В организмах животных глюкоза накапливается в виде гликогена (полисахарида, образованного остатками глюкозы). В растениях глюкоза превращается в крахмал (полисахарид, состоящий из остатков α-глюкозы). Клеточные оболочки высших растений построены из целлюлозы (полисахарид, состоящий из остатков β-глюкозы).

В крови человека находится около 0,1% глюкозы. Этой концентрации достаточно для снабжения организма энергией. Но при заболевании, называемом «сахарный диабет», глюкоза не расщепляется, её концентрация в крови может достигать 12%, что приводит к серьёзным нарушениям в работе всего организма.

В лабораторных условиях глюкозу можно получить из формальдегида в присутствии гидроксида кальция. Впервые этот синтез осуществил Александр Михайлович Бутлеров в 1861 году. В промышленности глюкозу получают гидролизом крахмала под действием серной кислоты.

Сахароза

Самым распространенным дисахаридом является сахароза. В природе она в большом количестве находится в свёкле и в сахарном тростнике. Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы.

Сахароза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, в два раза слаще глюкозы. Температура плавления равна 160 ^оС. В результате реакции сахарозы с гидроксидом меди появляется ярко-синее окрашивание, что характерно для многоатомных спиртов, но при нагревании раствора красный осадок не образуется, что указывает на отсутствие альдегидной группы. В присутствии минеральных кислот при нагревании сахароза подвергается гидролизу, распадаясь на α-глюкозу и β-фруктозу. Если к суспензии известкового молока прилить раствор сахарозы, то осадок растворяется. Образуется растворимый в воде сахарат кальция. Эта реакция лежит в основе получения сахарозы из сахарной свеклы и сахарного тростника. Если через раствор сахарата кальция пропустить углекислый газ, то образуется осадок карбоната кальция и раствор сахарозы.

Сахарозу применяют в пищевой промышленности для изготовления кондитерских изделий, консервирования (джемы, варенья, компоты).

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчет количества реагента, необходимого для реакции с глюкозой

Условие задачи: Для получения ацетоуксусного эфира глюкозы на 1 моль глюкозы необходимо 5 моль уксусной кислоты. Сколько граммов 35%-ного раствора уксусной кислоты требуется, чтобы полностью прореагировать с 10 г глюкозы, если выход продукта реакции равен 75%?

Ответ запишите в виде целого числа.

Шаг первый: найдём молярные массы глюкозы и уксусной кислоты.

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

М(СН₃СООН) = 2·12 + 1·16 + 4·1 = 60 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу уксусной кислоты, которая вступает в реакцию с 10 г глюкозы. Для этого составим пропорцию:

180 г глюкозы реагирует с 5·60 г уксусной кислоты;

10 г глюкозы реагирует с х₁ г уксусной кислоты.

(г).

Шаг третий: Найдём массу уксусной кислоты с учетом выхода продукта реакции. Для этого составим пропорцию:

16,7 г уксусной кислоты прореагирует с 75% глюкозы;

х₂ г уксусной кислоты прореагирует со 100% глюкозы.

(г).

Шаг четвёртый: Найдём массу 35%-ного раствора уксусной кислоты, в котором содержится 22,2 г кислоты. Для этого составим пропорцию:

В 100 г раствора содержится 35 г кислоты;

в х₃ г раствора содержится 22,2 г кислоты.

(г)

Ответ: 63

2. Расчёт количества энергии, полученной организмом при расщеплении глюкозы.

Условие задачи: В процессе расщепления 1 моль глюкозы в организме человека выделяется 200 кДж энергии. В сутки старшекласснику необходимо 12500 кДж энергии. Какой процент от суточной потребности в энергии восполнит ученик, съевший 200 г винограда, если содержание глюкозы в винограде составляет 30%? Ответ запишите с точностью до десятых долей.

Шаг первый: Найдём молярную массу глюкозы:

М(С₆Н₁₂О₆) = 6·12 + 12·1 + 6·16 = 180 (г/моль).

Шаг второй: Найдём массу глюкозы, которая содержится в 200 г винограда.

Для этого массу винограда умножим на 30% и разделим на 100%:

г.

Шаг третий: Найдём количество моль глюкозы, которое содержится в 60 г этого углевода.

Для этого массу глюкозы разделим на её молярную массу:

(моль).

Шаг четвёртый: Найдём количество энергии, которая выделится при расщеплении 0,33 моль глюкозы.

Для этого составим пропорцию:

При расщеплении 1 моль глюкозы выделяется 200 кДж энергии;

при расщеплении 0,33 моль глюкозы выделяется х₁ кДж энергии.

(кДж).

Шаг пятый: Найдём, какой процент от суточной потребности составляет это количество энергии.

Для этого составим пропорцию:

12500 кДж составляет 100% суточной потребности;

66 кДж составляет х₂% суточной потребности.

(%).

Ответ: 0,5.

Глюкоза: формула, строение и свойства

Строение глюкозы

Название «углеводы» сохранилось с тех времен, когда строение этих соединений еще не было известно, но был установлен их состав, которому соответствует формула Cn(H₂O)_m. Поэтому углеводы относили к гидратам углерода, т.е. к соединениям углерода и воды – «углеводам». В наше время большинство углеводов выражают формулой C_nH_2nO_n.
1. Углеводы используются с глубокой древности — самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был мёд.
2. Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.
3. Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом.
4. Крахмал был известен ещё древним грекам.
5. Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.
6. Термин слова “сладкий” и окончание — оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком Ж. Дюла в 1838 г. Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к углеводам.
7. В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала, а впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцемус в 1837 г. С₆Н₁₂О₆
8. Синтез углеводов из формальдегида в присутствии Са(ОН)₂ был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.
Глюкоза является бифункциональным соединением, т.к. содержит функциональные группы – одну альдегидную и 5 гидроксильных. Таким образом, глюкоза — многоатомный альдегидоспирт.

Структурная формула глюкозы имеет вид:

Сокращённая формула имеет вид:

Молекула глюкозы может существовать в трех изомерных формах, причем две из них являются циклическими, одна – линейной.

Все три изомерных формы находятся в динамическом равновесии между собой:
циклическая [(альфа-форма) (37%)] <—> линейная (0,0026%) <—> циклическая [(бета-форма) (63%)]
Циклические альфа- и бета- формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В альфа-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН₂ОН, в бета-глюкозе – в цис-положении.

Химические свойства глюкозы:

Свойства, обусловленные наличием альдегидной группы:

1. Реакции окисления:
а) с Cu(OH)₂:
C₆H₁₂O₆ + Cu(OH)₂↓ ——> ярко-синий раствор

2.Реакция восстановления:
c водородом H₂:

В этой реакции может принимать участие лишь линейная форма глюкозы.

Свойства обусловленные наличием нескольких гидроксильных групп (ОН):

1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами):

2. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди (II) c образованием алкоголята меди (II):

Специфические свойства глюкозы

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
а) спиртовое брожение (под действием дрожжей):

б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий):

в) уксуснокислое брожение:

г) лимоннокислое брожение:

д) ацетон-бутанольное брожение:

Получение глюкозы

1.Синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция (ре-акция Бутлерова):

2. Гидролиз крахмала (реакция Киргофа):

Биологическое значение глюкозы, её применение

Глюкоза — необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс — жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется жирные кислоты. Скелетным мышцам глюкоза нужна для “запуска”, а вот нервные клетки, в том числе и клетки головного мозга работают только на глюкозе. Их потребность составляет 20-30% вырабатываемой энергии. Нервным клеткам энергия нужна каждую секунду, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива.
Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов. В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:

Углеводы: химические свойства, способы получения и строение

Углеводы (сахара) – органические соединения, имеющие сходное строение, состав большинства которых отражает формула C_x(H₂O)_y, где x, y ≥ 3.

Исключение составляет дезоксирибоза, которая имеют формулу С₅Н₁₀O₄ (на один атом кислорода меньше, чем рибоза).

По числу структурных звеньев

Моносахариды — содержат одно структурное звено.
Олигосахариды — содержат от 2 до 10 структурных звеньев (дисахариды, трисахариды и др.).
Полисахариды — содержат n структурных звеньев.

Некоторые важнейшие углеводы:

Моносахариды

Дисахариды

Полисахариды

Глюкоза С₆Н₁₂О₆

Фруктоза С₆Н₁₂О₆

Рибоза С₅Н₁₀О₅

Дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄

Сахароза С₁₂Н₂₂О₁₁

Лактоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Мальтоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Целлобиоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Целлюлоза (С₆Н₁₀О₅)_n

Крахмал(С₆Н₁₀О₅)_n

По числу атомов углерода в молекуле

Пентозы — содержат 5 атомов углерода.
Гексозы — содержат 6 атомов углерода.
И т.д.

По размеру кольца в циклической форме молекулы

Пиранозы — образуют шестичленное кольцо.
Фуранозы — содержат пятичленное кольцо.

1. Горение

Все углеводы горят до углекислого газа и воды.

Например, при горении глюкозы образуются вода и углекислый газ

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O

2. Взаимодействие с концентрированной серной кислотой

Концентрированная серная кислота отнимает воду от углеводов, при этом образуется углерод С («обугливание») и вода.

Например, при действии концентрированной серной кислоты на глюкозу образуются углерод и вода

C₆H₁₂O₆ → 6C + 6H₂O

Моносахариды – гетерофункциональные соединения, в состав их молекул входит одна карбонильная группа (группа альдегида или кетона) и несколько гидроксильных.

Моносахариды являются структурными звеньями олигосахаридов и полисахаридов.

Важнейшие моносахариды

Название и формула	Глюкоза C₆H₁₂O₆	Фруктоза C₆H₁₂O₆	Рибоза C₅H₁₀O₅
Структурная формула
Классификация	гексоза альдоза в циклической форме – пираноза	гексоза кетоза в циклической форме — фураноза	пентоза альдоза в циклической форме – фураноза

Глюкоза – это альдегидоспирт (альдоза).

Она содержит шесть атомов углерода, одну альдегидную и пять гидроксогрупп.

Глюкоза существует в растворах не только в виде линейной, но и циклических формах (альфа и бета), которые являются пиранозными (содержат шесть звеньев):

α-глюкоза	β-глюкоза

Химические свойства глюкозы

Водный раствор глюкозы

В водном растворе глюкозы существует динамическое равновесие между двумя циклическими формами — α и β и линейной формой:

Качественная реакция на многоатомные спирты: реакция со свежеосажденным гидроксидом меди (II)

При взаимодействии свежеосажденного гидроксида меди (II) с глюкозой (и другими моносахаридами происходит растворение гидроксида с образованием комплекса синего цвета.

Реакции на карбонильную группу — CH=O

Глюкоза проявляет свойства, характерные для альдегидов.

Реакция «серебряного зеркала»

Реакция с гидроксидом меди (II) при нагревании. При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) выпадает красно-кирпичный осадок оксида меди (I):

Окисление бромной водой. При окислении глюкозы бромной водой образуется глюконовая кислота:

Также глюкозу можно окислить хлором, бертолетовой солью, азотной кислотой.

Концентрированная азотная кислота окисляет не только альдегидную группу, но и гидроксогруппу на другом конце углеродной цепи.

Каталитическое гидрирование. При взаимодействии глюкозы с водородом происходит восстановление карбонильной группы до спиртового гидроксила, образуется шестиатомный спирт – сорбит:

Брожение глюкозы. Брожение — это биохимический процесс, основанный на окислительно-восстановительных превращениях органических соединений в анаэробных условиях.

Спиртовое брожение. При спиртовом брожении глюкозы образуются спирт и углекислый газ:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅OH + 2CO₂

Молочнокислое брожение. При молочнокислом брожении глюкозы образуется молочная кислота:

Маслянокислое брожение. При маслянокислом брожении глюкозы образуется масляная кислота (внезапно):

Образование эфиров глюкозы (характерно для циклической формы глюкозы).

Глюкоза способна образовывать простые и сложные эфиры.

Наиболее легко происходит замещение полуацетального (гликозидного) гидроксила.

Например, α-D-глюкоза взаимодействует с метанолом.

При этом образуется монометиловый эфир глюкозы (α-O-метил-D-глюкозид):

Простые эфиры глюкозы получили название гликозидов.

В более жестких условиях (например, с CH₃-I) возможно алкилирование и по другим оставшимся гидроксильным группам.

Моносахариды способны образовывать сложные эфиры как с минеральными, так и с карбоновыми кислотами.

Например, β-D-глюкоза реагирует с уксусным ангидридом в соотношении 1:5 с образованием пентаацетата глюкозы (β-пентаацетил-D-глюкозы):

Получение глюкозы

Гидролиз крахмала

В присутствии кислот крахмал гидролизуется:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Синтез из формальдегида

Реакция была впервые изучена А.М. Бутлеровым. Синтез проходит в присутствии гидроксида кальция:

6CH₂=O_n → C₆H₁₂O₆

Фотосинтез

В растениях углеводы образуются в результате реакции фотосинтеза из CO₂ и Н₂О:

6CO₂ + 6H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Фруктоза — структурный изомер глюкозы. Это кетоноспирт (кетоза): она тоже может существовать в циклических формах (фуранозы).

Она содержит шесть атомов углерода, одну кетоновую группу и пять гидроксогрупп.

Фруктоза	α-D-фруктоза	β-D-фруктоза

Фруктоза – кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, более сладкое, чем глюкоза.

В свободном виде содержится в мёде и фруктах.

Химические свойства фруктозы связаны с наличием кетонной и пяти гидроксильных групп.

При гидрировании фруктозы также получается сорбит.

Дисахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединенных друг с другом за счет взаимодействия гидроксильных групп (двух полуацетальных или одной полуацетальной и одной спиртовой).

Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) С₁₂Н₂₂О₁₁

Молекула сахарозы состоит из остатков α-глюкозы и β-фруктозы, соединенных друг с другом:

В молекуле сахарозы гликозидный атом углерода глюкозы связан из-за образования кислородного мостика с фруктозой, поэтому сахароза не образует открытую (альдегидную) форму.

Поэтому сахароза не вступает в реакции альдегидной группы – с аммиачным раствором оксида серебра с гидроксидом меди при нагревании.

Такие дисахариды называют невосстанавливающими, т.е. не способными окисляться.

Сахароза подвергается гидролизу подкисленной водой. При этом образуются глюкоза и фруктоза:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆+ C₆H₁₂O₆

глюкоза фруктоза

Мальтоза С₁₂Н₂₂О₁₁

Это дисахарид, состоящий из двух остатков α-глюкозы, она является промежуточным веществом при гидролизе крахмала.

Мальтоза является восстанавливающим дисахаридом (одно из циклических звеньев может раскрываться в альдегидную группу) и вступает в реакции, характерные для альдегидов.

При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2C₆H₁₂O₆

Полисахариды — это природные высокомолекулярные углеводы, макромолекулы которых состоят из остатков моносахаридов.

Основные представители — крахмал и целлюлоза — построены из остатков одного моносахарида — глюкозы.

Крахмал и целлюлоза имеют одинаковую молекулярную формулу: (C₆H₁₀O₅)_n, но совершенно различные свойства.

Это объясняется особенностями их пространственного строения.

Крахмал состоит из остатков α-глюкозы, а целлюлоза – из β-глюкозы, которые являются пространственными изомерами и отличаются лишь положением одной гидроксильной группы:

Крахмал

Крахмалом называется полисахарид, построенный из остатков циклической α-глюкозы.

В его состав входят:

амилоза (внутренняя часть крахмального зерна) – 10-20%
амилопектин (оболочка крахмального зерна) – 80-90%

Цепь амилозы включает 200 — 1000 остатков α-глюкозы (средняя молекулярная масса 160 000) и имеет неразветвленное строение.

Амилопектин имеет разветвленное строение и гораздо большую молекулярную массу, чем амилоза.

Свойства крахмала

Гидролиз крахмала: при кипячении в кислой среде крахмал последовательно гидролизуется:

Запись полного гидролиза крахмала без промежуточных этапов:

Крахмал не дает реакцию “серебряного зеркала” и не восстанавливает гидроксид меди (II).

Качественная реакция на крахмал: синее окрашивание с раствором йода.

Целлюлоза

Целлюлоза (клетчатка) – наиболее распространенный растительный полисахарид. Цепи целлюлозы построены из остатков β-глюкозы и имеют линейное строение.

Свойства целлюлозы

Образование сложных эфиров с азотной и уксусной кислотами.

Нитрование целлюлозы.

Так как в звене целлюлозы содержится 3 гидроксильные группы, то при нитровании целлюлозы избытком азотной кислоты возможно образование тринитрата целлюлозы, взрывчатого вещества пироксилина:

Ацилирование целлюлозы.

При действии на целлюлозу уксусного ангидрида (упрощённо-уксусной кислоты) происходит реакция этерификации, при этом возможно участие в реакции 1, 2 и 3 групп ОН.

Получается ацетат целлюлозы – ацетатное волокно.

Гидролиз целлюлозы.

Целлюлоза, подобно крахмалу, в кислой среде может гидролизоваться, в результате тоже получается глюкоза. Но процесс идёт гораздо труднее.

Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды).

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида C_x(H₂O)_y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды. Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С₅Н₁₀О₄. В то же время существуют некоторые соединения, формально соответствующие формуле C_x(H₂O)_y, однако к углеводам не относящиеся, как, например, формальдегид (СН₂О) и уксусная кислота (С₂Н₄О₂).

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды. И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I). При этом альдегидная группа глюкозы окисляется до карбоксильной – образуется глюконовая кислота:

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)₂ образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства.

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C₁₂H₂₂O₁₁.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т.е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)₂ растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.

Есть и другое определение полисахаридов:

Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.

В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C₆H₁₀O₅)_n.

Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух. И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток. Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Тесты по углеводам с правильными ответами 11 класс

Тест «УГЛЕВОДЫ»

1вариант

1. К углеводам относятся вещества с общей формулой

1) C_xH_yO_z2) C_n(H₂O)_m3) C_nH_2nO₂4) C_nH_2n+2O

2. Моносахариды, содержащие пять атомов углерода называются

1) гексозы 2) пентозы 3) тетрозы 4) триозы

3. Наиболее распространенный моносахарид гексоза

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) сахароза

4. При полном гидролизе полисахаридов чаще всего образуется

1) фруктоза 2) глюкоза 3) рибоза 4) галактоза

5. Основная функция глюкозы в клетках животных и человека

1) запас питательных веществ 3) передача наследственной информации

2) строительный материал 4) источник энергии

6.Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, получившее

название «виноградный сахар», — это

1) сахароза 2) глюкоза 3) фруктоза 4) крахмал

7.По своему химическому строению глюкоза является

1) кислотой 2) сложным эфиром 3) альдегидоспиртом 4) кетоспиртом

8.С аммиачным раствором оксида серебра глюкоза реагирует в виде

1) α-циклической формы 3) β-циклической формы

2) линейной (альдегидной) формы 4) смеси α- и β-циклических форм

9. Раствор ярко-синего цвета образуется при взаимодействии глюкозы с

1) Ag₂О/NH₃ 2) Cu(OH)₂ 3) H₂/Ni 4) СН₃СООН

10.При спиртовом брожении глюкозы образуется

1) CH₃COOH 2) C₂H₅OH 3) CH₃CHOHCOOH 4) CH₃CH₂CH₂COOH

11. Белый аморфный порошок, не растворяется в холодной воде, в горячей образует

коллоидный раствор (клейстер) — это

1) целлюлоза 2) сахароза 3) крахмал 4) мальтоза

12.В клетках растений крахмал выполняет функцию

1) передачи наследственной информации

3) строительную и конструкционную

2) запаса питательных веществ

4) катализатора биологических процессов

13.Содержание амилопектина в крахмале составляет

1) 10-20% 2) 30-40% 3) 50-60% 4) 80-90%

14. Конечным продуктом гидролиза крахмала является

1) мальтоза 2) фруктоза 3) глюкоза 4) галактоза

15. При полном окислении 1 моль крахмала выделяется CО₂ в количестве

1) 6 моль 2) 6n моль 3) 12 моль 4) 12n моль

16. Общая формула целлюлозы, с выделением свободных ОН-групп

1) [С₆Н₇О₂(ОН)₃]_n2) [С₆Н₈О₃(ОН)₂]_n3) [С₆Н₉О₄(ОН)]_n4) [С₆Н₆О(ОН)₄]_n

17. Чтобы отличить глюкозу от фруктозы, используют

1) H₂/Ni 2) Ag₂O/NH₃ 3) C₂H₅OH/H⁺ 4) CH₃COOH

18. Продуктом восстановления глюкозы водородом на никелевом катализаторе

является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

Глюкоза АБВ

1) ацетат натрия 2) этаналь 3) этил ацетат 4) этилен

20. При молочнокислом брожении 160 г глюкозы получили молочную кислоту с

выходом 85%, Определите массу полученной молочной кислоты

1) 116 г 2) 126 г 3) 136 г 4) 146 г

Тест «УГЛЕВОДЫ»

2 вариант

1.К углеводам относится вещество

1) CH₂O 2) C₂H₄O₂ 3) C₅H₁₀O₅ 4) C₆H₆O

2.Моносахариды, содержащие шесть атомов углерода, называются

1) гексозы 2) пентозы 3) тетрозы 4) триозы

3. К дисахаридам не относится

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. К полисахаридам не относится

1) крахмал 2) гликоген 3) целлюлоза 4) сахароза

5.РНК и ДНК, содержащие остатки рибозы и дезокси- рибозы, выполняют функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, получившее

название «фруктовый сахар», — это

1) сахароза 2) глюкоза 3) фруктоза 4) крахмал

7. Изомер глюкозы — фруктоза — является

1) кислотой 2) сложным эфиром 3) альдегидоспиртом 4) кетоспиртом

8. Продуктом восстановления глюкозы водородом на никелевом катализаторе

является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

9. Максимальное число молекул уксусной кислоты, с которыми может прореагировать

глюкоза при образовании сложного эфира, равно

1) одной 2) двум 3) трем 4) пяти

10. При молочнокислом брожении глюкозы образуется

1) CH₃COOH 2) C₂H₅OH 3) CH₃CHOHCOOH 4) CH₃CH₂CH₂COOH

11. Твердое волокнистое вещество, нерастворимое в воде

1) целлюлоза 2) сахароза 3) крахмал 4) мальтоза

12. В клетках растений целлюлоза выполняет функцию

1) передачи наследственной информации 3) строительную и конструкционную

2) запаса питательных веществ 4) катализатора биологических процессов

13. В горячей воде растворяется

1) амилоза 2) амилопектин 3) крахмал 4) целлюлоза

14. Общая формула целлюлозы, с выделением свободных OH-групп

1) [C₆H₇O₂(OH)₃]_n2) [C₆H₈O₃(OH)₂]_n3) [C₆H₉O₄(OH)]_n4) [C₆H₆O(OH)₄]_n

15. Взрывчатое вещество «пироксилин» — это

1) тринитроцеллюлоза 2) ди- и триацетилцеллюлоза

3) мононитроцеллюлоза 4) триацетилкрахмал

16. Общая формула полисахаридов, образованных глюкозой

1) (CH₂O)_n2) (C₂H₄O₂)_n3) (C₆H₁₀O₅)_n4) (C₆H₆O)_n

17.Молочный сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

18.Продуктом окисления глюкозы аммиачным раствором оксида серебра является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

целлюлозаАБB

1) глюкоза 2) бутадиен-1,3 3) этилен 4) этанол

20. При взаимодействии 126 г глюкозы с избытком аммиачного раствора оксида

серебра получен металлический осадок массой 113,4 г. Определите выход продуктов

реакции в процентах.

1) 80 2) 75 3) 70 4) 60

Тест «УГЛЕВОДЫ»

3 вариант

1. По способности углеводов гидролизоваться не выделяют группу

1) моносахаридов 2) дисахаридов 3) трисахаридов 4) полисахаридов

2. Пентоза, входящая в состав РНК, называется

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) дезоксирибоза

3. Пищевой сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. Общая формула полисахаридов, образованных глюкозой

1) (CH₂O)_n2) (C₆H₁₂O₆)_n3) (C₆H₁₀O₅)_n4) (C₆H₆O)_n

5. Для растительных клеток целлюлоза выполняет функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Конечными продуктами окисления глюкозы в организме человека являются

1) СО₂ и Н₂О 2) СО₂ и Н₂ 3) СО₂ и Н₂О₂ 4) СО и Н₂О

7. В растворе глюкоза существует в виде

1) одной циклической α-формы 3) двух линейных форм

2) двух циклических и одной линейной формы 4) одной линейной формы

8. Продуктом окисления глюкозы аммиачным раствором оксида серебра является

1) глюконовая кислота 2) сорбит 3) молочная кислота 4) фруктоза

9. Образование ярко-синего раствора в результате взаимодействия глюкозы с Сu(ОН)₂

является доказательством наличия в молекуле глюкозы

1) альдегидной группы 3) кето-группы

2) двух и более гидроксогрупп 4) одной гидроксогруппы

10. При диабете в качестве заменителя сахара используется

1) фруктоза 2) крахмал 3) глюкоза 4) сорбит

11. Наибольшее количество крахмала (до 80%) содержится

1) картофеле 2) пшенице 3) рисе 4) кукурузе

12. Более короткие макромолекулы крахмала, имеющие линейную структуру,

называются

1) гликогеном 2) амилозой 3) амилопектином 4) декстрином

13. Крахмал — макромолекула, структурным звеном которой являются остатки

1) α-циклической формы глюкозы 3) β-циклической формы глюкозы

2) линейной формы глюкозы 4) линейной формы фруктозы

14. В каждом структурном звене молекулы целлюлозы число свободных

гидроксогрупп равно:

1) 1 2) 2 3) 3 4) 4

15. При синтезе 0,5 моль крахмала в листьях растений выделяется кислород в

количестве

1) 6 моль 2) 6n моль 3) 3 моль 4) 3n моль

16. К углеводам относится вещество

1) СН₂О 2) С₂Н₄О₂ 3) С₅Н₁₀О₅ 4) С₆Н₆О

17. Чтобы отличить крахмал от целлюлозы используют

1) Ag₂О/NH₃ 2) раствор I₂ 3) Сu(ОН)₂ 4) HN0₃

18. Продуктами взаимодействия глюкозы с гидроксидом меди(II) при нагревании

являются

1) сорбит и Cu₂О 3) молочная кислота и Cu₂О

2) глюконовая кислота и Cu₂О 4) фруктоза и Сu

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

крахмалАБВ

1) глюкоза 2) этанол 3) этаналь 4) уксусная кислота

20. Глюкозу окислили аммиачным раствором оксида серебра, получив при этом 32,4 г

осадка. Определите массу шестиатомного спирта, который можно получить из того же

количества глюкозы, если выход продуктов реакции количественный.

1) 27, 3 г 2) 29,3 г 3) 31,3 г 4) 33,3 г

Тест «УГЛЕВОДЫ»

4 вариант

1. Углеводы, которые не гидролизуются, называются

1) моносахаридами 2) дисахаридами 3) трисахаридами 4) полисахаридами

2. Пентоза, входящая в состав ДНК, называется

1) глюкоза 2) фруктоза 3) рибоза 4) дезоксирибоза

3. Солодовый сахар — это дисахарид

1) сахароза 2) мальтоза 3) лактоза 4) галактоза

4. В качестве эталона сладости используется сладкий вкус

1) фруктозы 2) глюкозы 3) сахарозы 4) галактозы

5. Крахмал, гликоген и сахароза выполняет функцию

1) запаса питательных веществ 3) передачи наследственной информации

2) строительного материала 4) источника энергии

6. Энергетическая потребность живых организмов в значительной степени

обеспечивается за счет окисления

1) сахарозы 2) глюкозы 3) фруктозы 4) рибозы

7. Из трех форм существования глюкозы в растворе, максимальное содержание (около

67%) приходится на

1) β-циклическую форму 3) линейную (альдегидную) форму

2) α-циклическую форму 4) смесь линейной и α-циклической форм

8. Продуктами взаимодействия глюкозы с гидроксидом меди(II) при нагревании

являются

1) сорбит и Сu₂О 3) молочная кислота и Сu₂О

2) глюконовая кислота и Cu₂О 4) фруктоза и Сu

9. Чтобы отличить глюкозу от фруктозы, используют

1) H₂/Ni 2) Ag₂О/NH₃ 3) С₂Н₅ОН/Н⁺ 4) СН₃СООН

10. При изготовлении зеркал и елочных игрушек используется

1) фруктоза 2) крахмал 3) глюкоза 4) сорбит

11. Наибольшее количество целлюлозы (до 95%) содержится в волокнах

1) древесины 2) хлопка 3) льна 4) конопли

12. Часть крахмала с растворённой структурой молекул называется

1) гликогеном 2) амилозой 3) амилопектином 4) декстрином

13. Целлюлоза — макромолекула, структурным звеном которой являются остатки

1) α-циклической формы глюкозы 3) β-циклической формы глюкозы

2) линейной формы глюкозы 4) линейной формы фруктозы

14. При образовании сложного эфира с молекулой целлюлозы может максимально

прореагировать

1) Зn С₂Н₅ОН 2) 3n СН₃СООН 3) 2n С₂Н₅ОН 4) 2n СН₃СООН

15. Искусственный шелк — это продукт переработки

1) тринитроцеллюлозы 3) мононитроцеллюлозы

2) ди- и триацетилцеллюлозы 4) триацетилкрахмала

16. К углеводам относятся вещества с общей формулой

1) C_xH_yO_z 2) С_n(Н₂О)_n 3) C_nH_2nO₂ 4) С_nН_2n_+
2O

17. Конечными продуктами окисления глюкозы в организме человека являются

1) СО₂и Н₂О 2) СО₂ и Н₂ 3) СО₂и Н₂О₂ 4) СО и Н₂О

18. Раствор ярко-синего цвета образуется при взаимодействии глюкозы с

1) Ag₂О/NH₃ 2) Cu(OH)₂ 3) H₂/Ni 4) СН₃СООН

19. Определите вещество В в следующей схеме превращений:

глюкозаАБВ

1) сорбит 2) этанол 3) этаналь 4) уксусная кислота

20. Массовая доля целлюлозы в древесине составляет 50%. Какая масса спирта может

быть получена при гидролизе100кг древесных опилок и брожения полученной глюкозы,

если выход этанола в процессе брожения составляет 75%?

1) 15,3 кг 2) 17,3 кг 3) 19,3 кг 4) 21,3 кг

Ответы

1вариант

1) 2;

2) 2;

3) 1;

4) 2;

5) 4;

6) 2;

7) 3;

8) 2;

9) 2;

10) 2;

11) 3;

12) 2;

13) 4;

14) 3;

15) 2;

16) 1;

17) 2;

18) 2;

19) 1;

20) 3;

2вариант

1) 3;

2) 1;

3) 4;

4) 4;

5) 3;

6) 3;

7) 4;

8) 2;

9) 4;

10) 3;

11) 1;

12) 3;

13) 1;

14) 1;

15) 1;

16) 3;

17) 3;

18) 1;

19) 2;

20) 2;

3вариант

1) 3;

2) 3;

3) 1;

4) 3;

5) 2;

6) 1;

7) 2;

8) 1;

9) 2;

10) 4;

11) 3;

12) 2;

13) 1;

14) 3;

15) 4;

16) 3;

17) 2;

18) 2;

19) 3;

20) 1;

4вариант

1) 1;

2) 4;

3) 2;

4) 2;

5) 1;

6) 2;

7) 1;

8) 2;

9) 2;

10) 3;

11) 2;

12) 3;

13) 3;

14) 2;

15) 2;

16) 2;

17) 1;

18) 2;

19) 4;

20) 4;

тесты по химии для 10 класса на тему «Углеводы»

Подать заявку на конкурс

Скачать материал

· Химия

Описание:

Данный материал содержит 4 варианта тестовых заданий по 20 вопросов. Каждый вопрос имеет четыре варианта ответа, один из которых является правильным. В конце приведены ответы.

Содержание вопросов соответствует учебнику О.С. Габриеляна «Химия. 10 класс».

Материал может быть использован на уроках химии в 10 классе для обобщения или контроля знаний по теме «Углеводы». Материал может быть полезен преподавателям техникумов и профессиональных училищ для студентов. получающих среднее (полное) общее образование.

Скачать материал

Скачать свидетельство о публикации

Оставьте свой комментарий:

Ваше Имя: *

Ваш E-mail: *

Комментарий:

Введите символы, которые изображены на картинке:

Получить новый код

Проверочный код: *

* Обязательные для заполнения.

Комментарии:

↓ Показать еще коментарии ↓

1 д. 10 ч. 2 м. 15 с.

Похожие материалы

Разработка урока по химии на тему: «Алкены» (11класс)

18.11.2014
Просмотров: 719

Урок по химии «Типы химических реакции»

18.11.2014
Просмотров: 609

Бинарный урок химии и физкультуры в 8 классе «Периодическая система химических элементов»

18.11.2014
Просмотров: 522

учебный проект по химии » Мы выбрали футбол вместо сигарет!»

18.11.2014
Просмотров: 448

презентация к игре «Химическая взрывчатка»

18.11.2014
Просмотров: 372

Элективный курс по химии «Строение и свойства кислородсодержащих органических соединений» (10 класс)

18.11.2014
Просмотров: 724

«ОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ. ПРЕДМЕТ ХИМИИ. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ»

18.11.2014
Просмотров: 882

· Обратная связь

· Кнопки и баннеры

КОНКУРСЫ по 27 ПРЕДМЕТАМ ВИДЕОУРОКИ на USB

Формула глюкозы — интернет энциклопедия для студентов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Глюкоза — виноградный сахар или декстроза.

Химическая формула глюкозы

Формула глюкозы: \(\ \mathrm{C} 6 \mathrm{H} 1206 \)

Глюкоза представляет собой бифункциональное соединение, потому что оно содержит пять гидроксильных групп и одну альдегидную группу, то есть представляет собой многоатомный альдегидный спирт.

Он относится к классу углеводов с общей формулой \(\ (\mathrm{H} 20) \) м.

Структурная и сокращенная формула глюкозы

Структурная формула глюкозы:

Формула сокращения глюкозы:

Молекула глюкозы может существовать в нескольких изомерных формах, один из которых является линейным, а два — циклическим.

В растворе все эти формы находятся в динамическом равновесии:

Циклические \(\ \alpha \) — и \(\ \beta \) -глюкозные формы представляют собой пространственные изомеры, которые отличаются расположением гемиацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В \(\ \alpha \) глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к \(\ \mathrm{CH} 20 \mathrm{H} \)-группе, в \(\ \beta \) -глюкозе — в цис-положении.

Пространственная структура циклических изомеров:

В кристаллическом состоянии глюкоза находится в состоянии \(\ \alpha \) — форме. В растворе наиболее стабильным \(\ \beta \) является форма глюкозы (равновесная фракция составляет около 63%). Равновесная доля альдегидной формы чрезвычайно мала (0,0026%).

Для глюкозы характерна оптическая изомерия. Формулы оптических изомеров:

В природе обнаружен только D-изомер глюкозы.

Межклассовый изомер глюкозы, также имеющий формулу \(\ \mathrm{C} 6 \mathrm{H} 1206 \) — фруктозу (кетон):

Примеры решения проблем

ПРИМЕР 1

Задача

Рассчитать, существуют ли изотонические растворы, содержащие при той же температуре 0,25 моль / л сахарозы \(\ \mathrm{C} 12 \mathrm{H} 22011 \) и 45 г / л глюкозы \(\ \mathrm{C} 6 \mathrm{H} 1206 \).

Решение.

По определению изотонические растворы являются решениями с одинаковым осмотическим давлением.

Осмотическое давление выражается формулой:

\(\ \pi=C \cdot R \cdot T \)

где C — молярная концентрация раствора; R — универсальная газовая постоянная; T — термодинамическая температура раствора.

Рассчитайте молярную концентрацию раствора глюкозы:

\(\ C=\frac{n}{V}=\frac{m}{M \cdot V}=\frac{45}{180 \cdot 1}=0,25моль/л \)

Таким образом, концентрации растворов сахарозы и глюкозы одинаковы:

\(\ C\left(C_{12} H_{22} O_{11}\right)=\left(C_{6} H_{12} O_{6}\right)=0,25моль/л \)

температура растворов одинакова, поэтому решения будут изотоническими.

\(\ \pi\left(C_{12} H_{22} O_{11}\right)=\pi\left(C_{6} H_{12} O_{6}\right) \)

Ответ.

Решения будут изотоническими.

ПРИМЕР 2

Задача. В результате реакции алкогольной ферментации виноградного сахара, содержащего 20% несахарных примесей, было высвобождено 138 г спирта. Каково количество ферментированного виноградного сахара? Каково количество углекислого газа, выделяемого реакцией?

Решение

Раствор Виноградный сахар — это глюкоза. Формула глюкозы представляет собой \(\ \mathrm{C} 6 \mathrm{H} 12 \mathrm{O} 6 \).

Мы пишем уравнение реакции алкогольной ферментации для виноградного сахара:

\(\ C_{6} H_{12} O_{6}=2 C_{2} H_{5} O H+2 C O_{2} \uparrow \)

В результате реакции образуется этиловый спирт и выделяется диоксид углерода.

Молярные массы этанола и глюкозы:

\(\ M\left(C_{2} H_{5} O H\right)=46г/моль \)

\(\ M\left(C_{6} H_{12} O_{6}\right)=180г/моль \)

Чтобы найти массу виноградного сахара, вступающего в реакцию алкогольной ферментации, мы составляем пропорцию, основанную на уравнении реакции:

Получают 180 г \(\ C_{6} H_{12} O_{6} \) — 92 г \(\ C_{2} H_{5} O H \)

xg \(\ C_{6} H_{12} O_{6} \) — образуется 138 г \(\ C_{2} H_{5} O H \)

Отсюда:

\(\ x=\frac{180 \cdot 138}{92}=270 \)

Таким образом, в реакции алкогольной ферментации входило 270 г чистого виноградного сахара.

Поскольку виноградный сахар содержит 20% несахарных примесей, его содержание будет составлять 100% — 20% = 80%.

Рассчитайте массу образца виноградного сахара по формуле:

\(\ m=m_{C_{6} H_{12} O_{6}} / \omega=270 / 0,8=337,5 \)

Мы вычисляем объем двуокиси углерода (\(\ \mathrm{CO} 2 \)), составляя пропорцию по уравнению реакции:

с образованием 92 г \(\ \mathrm{C} 2 \mathrm{H} 5 \mathrm{OH} \) выделяется 44,8 л \(\ \mathrm{CO} 2 \)

во время образования 138 г \(\ \mathrm{C} 2 \mathrm{H} 5 \mathrm{OH} \) выделяется в л \(\ \mathrm{CO} 2 \)

Отсюда:

Следовательно, в результате ферментации было высвобождено 67,2 л двуокиси углерода.

Ответ:

в реакцию входило 337,5 г виноградного сахара; выделено 67,2 литра углекислого газа.

Что такое глюкоза? — Формула, определение и регулирование — Видео и стенограмма урока

Регламент

Когда вы едите, углеводы в вашей пище либо уже представляют собой простые сахара, либо повторно расщепляются на простые сахара. Простые сахара легко всасываются в кровоток из пищеварительной системы, вызывая повышение уровня глюкозы в крови. Ваша поджелудочная железа определяет повышение уровня глюкозы в крови и отвечает, выделяя инсулина . Инсулин — это регуляторная молекула, цель которой — контролировать метаболизм углеводов и жиров.

Попав в кровь, инсулин направляет клетки печени, скелетных мышц и жировой ткани на поглощение глюкозы из крови. Когда уровень глюкозы в крови снижается до безопасного уровня, секреция инсулина поджелудочной железой прекращается.

Чувствуете ли вы гипергликемию ? Обычно вы не чувствуете, что уровень сахара в крови выше нормы. Однако в крайних случаях вы можете почувствовать сильную жажду, голод, частое мочеиспускание и даже потерять сознание. Внезапное начало гипергликемии — это чрезвычайная ситуация, которая обычно затрагивает только инсулинозависимых диабетиков.

Или же, когда вы какое-то время не едите, уровень глюкозы в крови падает. Эта ситуация также ощущается поджелудочной железой, которая высвобождает другую молекулу, которая называется глюкагон . Глюкагон стимулирует печень превращать гликоген (хранящуюся в крахмале форму глюкозы) в глюкозу и выделять ее в кровь. Высвобождение глюкагона прекращается, когда уровень глюкозы в крови возвращается в безопасный диапазон.

Чувствуете ли вы гипогликемию ? да. Когда уровень сахара в крови упадет ниже критического порога, вы почувствуете головокружение, проблемы с мышлением, ваши руки дрожат, и вы можете потерять сознание.

Инсулин и глюкагон действуют противоположно, но согласованно регулируют уровень глюкозы в крови. Их функция — поддерживать уровень глюкозы в крови в приемлемом диапазоне. Симптомы и осложнения гипогликемии могут быть как легкими, как дисфория (плохое самочувствие), так и такими серьезными, как судороги, потеря сознания, повреждение мозга и смерть. Симптомы и осложнения гипергликемии включают поражение почек, головного мозга, сердца, глаз и нервов стоп и рук. Осложнения гипогликемии возникают в течение нескольких минут или часов после начала гипогликемии.Напротив, для развития осложнений гипергликемии могут потребоваться месяцы или годы хронического чрезмерного воздействия глюкозы в крови. Вот схема регуляторной петли глюкозы.

Формулы

Молекулярная формула для глюкозы — C6h22O6. Это означает, что есть 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, связанных вместе, чтобы образовать одну молекулу глюкозы. Эти атомы расположены в очень определенном порядке и ориентации в трехмерном пространстве.Эта ориентация известна как молекулярная структура .

Глюкоза имеет несколько молекулярных структур, но только одна из них встречается в природе и называется D-глюкозой. Как показано, глюкоза может иметь прямую или кольцевую структуру.

Резюме урока

Глюкоза — это простой сахар, который используется организмом для производства АТФ , который используется организмом для получения энергии. Организм превращает углеводы в пище в простые сахара в пищеварительной системе; глюкоза попадает в кровоток, вызывая повышение ее уровня и побуждая поджелудочную железу производить инсулин для его регулирования.Если глюкозы слишком мало, поджелудочная железа вырабатывает глюкагон, который превращает крахмальный гликоген в глюкозу.

Гипергликемия или слишком много глюкозы может вызвать воспаление и убить клетки в организме, в то время как гипогликемия или слишком мало глюкозы также вредны. Симптомы гипергликемии включают чувство голода и жажды и частое мочеиспускание, тогда как симптомы гипогликемии включают головокружение, дрожание рук и нечеткое мышление. Любой из них может иметь серьезные последствия, если его не лечить.

Молекулы глюкозы бывают нескольких структурных форм, таких как прямая или кольцевая структура, но все молекулы глюкозы имеют 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода. В природе встречается только одна форма — D-глюкоза.

Термины и определения глюкозы

Условия	Определения
Глюкоза / моносахарид	простая молекула сахара
ATP	единственная молекула, которая может быть использована для получения энергии
Гипергликемия (высокий уровень глюкозы в крови) / цитотоксический (уничтожение клеток)	может вызвать сильное воспаление по всему телу
Гипогликемия (низкий уровень глюкозы в крови)	возникает, когда в крови недостаточно глюкозы
глюкагон	стимулирует печень превращать гликоген в глюкозу и высвобождать ее в кровь
Молекулярная формула глюкозы	C6h22O6: 6 атомов углерода, 12 атомов водорода и 6 атомов кислорода, связанных вместе, образуя одну молекулу глюкозы
Молекулярная структура	атомов расположены в очень определенном порядке и ориентации в трехмерном пространстве

Результаты обучения

Завершение этого урока должно позволить вам сделать следующее:

Определить, что такое глюкоза, и рассказать о ее важности для организма
Опишите, как создается глюкоза
Объясните условия, при которых слишком много или недостаточно глюкозы

Молекулярная формула глюкозы и факты

Молекулярная формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆ или H- (C = O) — (CHOH) ₅ -H.Его эмпирическая или простейшая формула — CH ₂ O, что указывает на наличие двух атомов водорода для каждого атома углерода и кислорода в молекуле. Глюкоза — это сахар, который вырабатывается растениями во время фотосинтеза и циркулирует в крови людей и других животных в качестве источника энергии. Глюкоза также известна как декстроза, сахар в крови, кукурузный сахар, виноградный сахар или по систематическому названию IUPAC (2 R , 3 S , 4 R , 5 R ) -2,3,4, 5,6-Пентагидроксигексанал.

Ключевые выводы: формула глюкозы и факты

Глюкоза — самый распространенный моносахарид в мире и ключевая молекула энергии для организмов Земли. Это сахар, производимый растениями во время фотосинтеза.
Подобно другим сахарам, глюкоза образует изомеры, которые химически идентичны, но имеют разные конформации. В природе встречается только D-глюкоза. L-глюкоза может быть получена синтетическим путем.
Молекулярная формула глюкозы: C ₆ H ₁₂ O ₆.Его простейшая или эмпирическая формула: CH ₂ O.

Ключевые факты о глюкозе

Название «глюкоза» происходит от французского и греческого слов «сладкий» в отношении сусла, который представляет собой сладкий первый отжим винограда, когда из него делают вино. -Оза, оканчивающаяся на глюкозу, указывает на то, что молекула является углеводом.
Поскольку глюкоза имеет 6 атомов углерода, она классифицируется как гексоза. В частности, это пример альдогексозы. Это разновидность моносахарида или простого сахара.Он может быть либо в линейной, либо в циклической форме (наиболее распространен). В линейной форме он имеет 6-углеродный скелет без ответвлений. Углерод C-1 несет альдегидную группу, тогда как остальные пять атомов углерода несут гидроксильную группу.
Водород и -ОН группы способны вращаться вокруг атомов углерода в глюкозе, что приводит к изомеризации. D-изомер, D-глюкоза, встречается в природе и используется для клеточного дыхания у растений и животных. L-изомер, L-глюкоза, не встречается в природе, хотя его можно приготовить в лаборатории.
Чистая глюкоза представляет собой белый или кристаллический порошок с молярной массой 180,16 грамма на моль и плотностью 1,54 грамма на кубический сантиметр. Температура плавления твердого вещества зависит от того, находится ли оно в альфа- или бета-конформации. Температура плавления α-D-глюкозы составляет 146 ° C (295 ° F, 419 K). Температура плавления β-D-глюкозы составляет 150 ° C (302 ° F; 423 K).
Почему организмы используют глюкозу для дыхания и ферментации, а не другой углевод? Причина, вероятно, в том, что глюкоза с меньшей вероятностью реагирует с аминогруппами белков.Реакция между углеводами и белками, называемая гликированием, является естественной частью старения и следствием некоторых заболеваний (например, диабета), нарушающих функционирование белков. Напротив, глюкоза может ферментативно добавляться к белкам и липидам в процессе гликозилирования, в результате которого образуются активные гликолипиды и гликопротеины.
В организме человека глюкоза обеспечивает около 3,75 килокалорий энергии на грамм. Он метаболизируется в углекислый газ и воду, производя энергию в химической форме в виде АТФ.Хотя глюкоза необходима для многих функций, она особенно важна, поскольку обеспечивает почти всю энергию для человеческого мозга.
Глюкоза имеет наиболее стабильную циклическую форму из всех альдогексоз, потому что почти вся ее гидроксильная группа (-ОН) находится в экваториальном положении. Исключение составляет гидроксильная группа аномерного углерода.
Глюкоза растворяется в воде, образуя бесцветный раствор. Он также растворяется в уксусной кислоте, но незначительно в спирте.
Молекула глюкозы была впервые выделена в 1747 году немецким химиком Андреасом Маргграфом, который получил ее из изюма.Эмиль Фишер исследовал структуру и свойства молекулы, получив Нобелевскую премию по химии 1902 года за свою работу. В проекции Фишера глюкоза изображена в определенной конфигурации. Гидроксилы на C-2, C-4 и C-5 находятся на правой стороне основной цепи, в то время как гидроксил C-3 находится на левой стороне углеродной основной цепи.

Источники

Робайт, Джон Ф. (2012). Основы химии углеводов . Springer Science & Business Media.ISBN: 978-1-461-21622-3.
Розанов, М.А. (1906). «О классификации стереоизомеров Фишера». Журнал Американского химического общества . 28: 114–121. DOI: 10.1021 / ja01967a014
Шенк, Фред В. (2006). «Глюкоза и глюкозосодержащие сиропы». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . DOI: 10.1002 / 14356007.a12_457.pub2

Уравнение метаболизма глюкозы | Sciencing

Клетки вашего тела могут расщеплять или метаболизировать глюкозу, чтобы производить необходимую им энергию.Однако вместо того, чтобы просто выделять эту энергию в виде тепла, клетки накапливают эту энергию в форме аденозинтрифосфата или АТФ; АТФ действует как своего рода энергетическая валюта, доступная в удобной форме для удовлетворения потребностей клетки.

Общее химическое уравнение

Поскольку разложение глюкозы является химической реакцией, его можно описать с помощью следующего химического уравнения: C6h22O6 + 6 O2 -> 6 CO2 + 6 h3O, где на каждый моль выделяется 2870 килоджоулей энергии. глюкозы, которая метаболизируется.Хотя это уравнение описывает весь процесс в целом, его простота обманчива, поскольку оно скрывает все детали того, что действительно происходит. Глюкоза не метаболизируется за один этап. Вместо этого клетка расщепляет глюкозу серией небольших шагов, каждый из которых высвобождает энергию. Химические уравнения для них приведены ниже.

Гликолиз

Первым этапом метаболизма глюкозы является гликолиз, десятиступенчатый процесс, при котором молекула глюкозы лизируется или расщепляется на два трехуглеродных сахара, которые затем химически изменяются с образованием двух молекул пирувата.Общее уравнение гликолиза выглядит следующим образом: C6h22O6 + 2 ADP + 2 [P] i + 2 NAD + -> 2 пируват + 2 ATP + 2 NADH, где C6h22O6 — глюкоза, [P] i — фосфатная группа, NAD + и НАДН — акцепторы / переносчики электронов, а АДФ — аденозиндифосфат. Опять же, хотя это уравнение дает общую картину, оно также скрывает множество грязных деталей; поскольку гликолиз представляет собой десятиэтапный процесс, каждую стадию можно описать с помощью отдельного химического уравнения.

Цикл лимонной кислоты

Следующим этапом метаболизма глюкозы является цикл лимонной кислоты (также называемый циклом Кребса или циклом трикарбоновой кислоты).Каждая из двух молекул пирувата, образующихся в результате гликолиза, превращается в соединение, называемое ацетил-КоА; с помощью 8-ступенчатого процесса это чистое химическое уравнение для цикла лимонной кислоты может быть записано следующим образом: ацетил-CoA + 3 NAD + + Q + GDP + [P] i + 2 h3O -> CoA-SH + 3 NADH + 3 H + + Qh3 + GTP + 2 CO2. Более полное описание всех этапов выходит за рамки данной статьи; в основном, однако, цикл лимонной кислоты отдает электроны двум молекулам-переносчикам электронов, NADH и FADh3, которые затем могут отдавать эти электроны другому процессу.Он также производит молекулу под названием GTP, которая выполняет в клетке функции, аналогичные АТФ.

Окислительное фосфорилирование

На последнем этапе метаболизма глюкозы молекулы-переносчики электронов из цикла лимонной кислоты (NADH и FADh3) отдают свои электроны транспортной цепи электронов, цепи белков, встроенных в мембрану митохондрий в ваши клетки. Митохондрии — важные структуры, которые играют ключевую роль в метаболизме глюкозы и в выработке энергии.Цепь переноса электронов обеспечивает процесс синтеза АТФ из АДФ.

Эффекты

Общие результаты метаболизма глюкозы впечатляют; на каждую молекулу глюкозы ваша клетка может производить 38 молекул АТФ. Поскольку для синтеза АТФ требуется 30,5 килоджоулей на моль, ваша клетка успешно сохраняет 40 процентов энергии, выделяемой при расщеплении глюкозы. Остальные 60 процентов теряются в виде тепла; это тепло помогает поддерживать температуру тела. Хотя 40 процентов может показаться низкой цифрой, это значительно эффективнее, чем многие машины, созданные людьми.Например, даже самые лучшие автомобили могут преобразовать только четверть энергии, хранящейся в бензине, в энергию, которая приводит в движение автомобиль.

Определение и примеры глюкозы — Биологический онлайн-словарь

Глюкоза
сущ., Множественное число: глюкоза
глюкоза, флуко
Моносахарид альдогексозы и основной источник метаболической энергии в живых организмах

Глюкоза встречается в природе и встречается повсеместно. Это один из трех наиболее распространенных моносахаридов; два других — фруктоза и галактоза.Моносахариды — это самый основной тип углеводов. Их называют простыми сахарами, в отличие от более сложных форм, таких как олигосахариды и полисахариды. Однако они могут объединяться с образованием сложных углеводов через гликозидные связи (гликозидные связи).

Определение глюкозы

Термин глюкоза был введен в обращение в 1838 году Жаном Батистом Дюма 1800–1884, французским химиком, широко известным своими работами по органическому анализу и синтезу. Этимологически термин основан на древнегреческом γλεῦκος ( gleûkos ), что означает «сладость».

Глюкоза (биохимическое определение): Моносахарид альдогексозы (химическая формула: C6h22O6), который встречается повсеместно в природе и функционирует в первую очередь как основной источник метаболической энергии (основной субстрат в гликолизе) у живых существ. Этимология: Древнегреческий γλεῦκος (gleûkos, что означает «сладость»). Сокращение: Glu. IUPAC: (2R, 3S, 4R, 5R) -2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь. Химическая формула: C ₆ H ₁₂ O ₆. Синонимы: уровень сахара в крови; декстроза; кукурузный сахар; d-глюкоза; виноградный сахар.

Свойства глюкозы

Глюкоза представляет собой моносахарид гексозы. Это органическое соединение. Его общая химическая формула: C ₆ H ₁₂ O ₆. Молярная масса глюкозы 180,156 г / моль. Температура плавления 146 ° C. Его теплоемкость составляет 218,6 Дж · К − 1 · моль − 1. Это кристаллическое твердое вещество, растворимое в воде и сладкое на вкус.

Глюкоза

vs. Галактоза vs. Фруктоза

Глюкоза, галактоза и фруктоза — три наиболее распространенных моносахарида. Тем не менее глюкоза самая распространенная. У всех троих одна и та же химическая формула: C ₆ H ₁₂ O ₆. Следовательно, они являются моносахаридами гексозы из-за шести атомов углерода. И глюкоза, и галактоза являются альдозами, а фруктоза — кетозой. Таким образом, глюкоза и галактоза более похожи по структуре. Тем не менее, глюкоза может быть структурно идентифицирована от галактозы на основе ориентации гидроксильной группы (ОН) у углерода 4.За исключением гидроксильной группы на аномерном углероде (т.е.углерод, на котором вращаются аномеры), гидроксильные группы глюкозы находятся в экваториальном положении. Кроме того, глюкоза имеет более низкую температуру плавления (146 ° C против галактозы 168–170 ° C). Он также слаще галактозы. Однако из трех фруктоза имеет самую низкую температуру плавления (то есть 103 ° C) и является самой сладкой.
С точки зрения энергетического метаболизма глюкоза является наиболее часто используемой, поскольку организм легко утилизирует глюкозу по сравнению с галактозой или фруктозой при гликолизе.В метаболизме галактозы галактоза вступает в гликолиз, сначала фосфорилируясь с помощью фермента галактокиназы , а затем превращаясь в глюкозо-6-фосфат . В метаболизме фруктозы фруктоза вступает в гликолиз, аналогичным образом пройдя определенные этапы до входа в гликолиз. У людей превращение фруктозы или галактозы в глюкозу происходит в основном в печени.

Типы глюкозы

Существуют две формы: декстроглюкоза ( D -глюкоза) и левоглюкоза ( L -глюкоза) на основе проекции Фишера.Эта номенклатура обозначает D —, когда стереоизомер глюкозы вращает плоско-поляризованный свет по часовой стрелке. L — — это когда он вращает плоско-поляризованный свет против часовой стрелки. Встречающаяся в природе и более распространенная форма — это D -глюкоза. L- Глюкоза производится синтетическим путем.

Открытие глюкозы

Андреас Маргграф 1709–1782, немецкий химик, считающийся пионером аналитической химии, был признан первым, кто выделил глюкозу из изюма в 1747 году.Он назвал его «eine Art Zucker» (что означает «разновидность сахара»). Как отмечалось ранее, Жан Батист Дюма был процитирован как тот, кто назвал его глюкозой в 1838 году. Эмиль Фишер 1852–1919, немецкий химик и лауреат Нобелевской премии по химии 1902 года, был назван первым очертить химическую структуру глюкозы. Он также был известен установлением стереохимической конфигурации сахаров, включая глюкозу. Отто Фриц Мейерхоф 1884 — 1951, немецкий врач , биохимик и лауреат Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1922 году, в 1922 году открыл метаболизм глюкозы, в частности гликолиз.

Общие биологические реакции

Ниже приведены некоторые общие биологические реакции с участием глюкозы.

Дегидратационный синтез

Через дегидратационный синтез моносахарид, такой как глюкоза, связывается с другим моносахаридом с высвобождением воды и последующим образованием гликозидной связи. Соединение двух моносахаридов дает дисахарид, тогда как соединение трех-десяти моносахаридных единиц образует олигосахарид.Полисахариды производятся путем соединения нескольких моносахаридов. В этом отношении глюкоза соединяется с другим моносахаридом с образованием дисахарида. Например, две молекулы глюкозы, соединенные α (1 → 4) гликозидной связью, образуют мальтозу, α (1 → 1) α-гликозидная связь образуют трегалозу, а β (1 → 4) гликозидную связь образуют целлобиозу. Лактоза образуется при соединении глюкозы и галактозы, а сахароза — при соединении глюкозы и фруктозы. Глюкоза является основным моносахаридным компонентом некоторых полимеров, таких как целлюлоза, крахмал и гликоген.Полисахариды, состоящие только из глюкозы, называются глюканами .

Фотосинтез

Растения и другие фотосинтетические автотрофы производят свой собственный источник пищи (углеводы) посредством фотосинтеза. В процессе используются углекислый газ, вода, неорганические соли и световая энергия (например, солнечного света), захваченная светопоглощающими пигментами, такими как хлорофилл и другие вспомогательные пигменты, для производства гексозы (например, глюкозы), воды и молекул кислорода.

Процесс фотосинтеза. ЧИТАЙТЕ: Фотосинтез — Фотолиз и фиксация углерода — Учебники по биологии

Осахаривание

Процесс, при котором сложные углеводы разлагаются до более простых форм, таких как глюкоза, называется осахариванием . Это влечет за собой гидролиз. У людей и других высших животных это связано с ферментативным действием. Во рту сложные углеводы, содержащие глюкозу, расщепляются на более простые формы под действием амилазы слюны.В тонком кишечнике продолжается переваривание сложных углеводов. Ферменты, такие как мальтаза , лактаза и сахараза , расщепляют дисахариды на моносахаридные составляющие. Глюкозидазы представляют собой другую группу ферментов, которые катализируют удаление концевой глюкозы из полисахарида, состоящего в основном из длинных цепей глюкозы.

Переваривание (разложение)

Глюкоза из переваренных углеводов всасывается в эпителиальные клетки тонкой кишки (особенно в тощей кишке).Клетки поглощают глюкозу из просвета кишечника через систему симпорта ионов натрия и глюкозы (форма активного транспортного механизма, в котором используется котранспортер натрия / глюкозы 1). Глюкоза попадает в кровоток, позволяя ей диффундировать в капилляры за счет облегченной диффузии. Глюкоза из кровотока также попадает в клетки посредством облегченной диффузии. Транспортеры глюкозы (GluT) — это белки, облегчающие транспорт глюкозы. Находясь внутри клетки, глюкоза фосфорилируется, чтобы удерживать ее внутри клетки.В результате глюкозо-6-фосфат может быть использован в любом из следующих метаболических путей: (1) гликолиз , , для синтеза химической энергии, (2) гликогенез , , где глюкоза доставляется в печень через vena portae для хранения в виде клеточного гликогена или (3) Пентозофосфатный путь для образования НАДФН для синтеза липидов и пентоз для синтеза нуклеиновых кислот.

Гликолиз

Глюкоза метаболизируется во время гликолиза. Гликолиз — это серия реакций в цитозоле, которая приводит к превращению глюкозы в пируват с сопутствующим образованием относительно небольшого количества высокоэнергетической биомолекулы, АТФ.Также производится НАДН, молекула , переносящая электроны, . В присутствии достаточного количества кислорода пируват от гликолиза метаболизируется дальше, сначала превращаясь в органическое соединение внутри митохондрии. Электронные носители (например, NADH и FADH ₂) перемещают электроны вниз по цепи переноса электронов. По всей цепи происходит серия окислительно-восстановительных реакций, которая завершается образованием конечного акцептора электронов , то есть молекулярного кислорода. Больше АТФ производится через механизм сцепления через хемиосмос во внутренней митохондриальной мембране.Этот трехэтапный процесс — клеточное дыхание. Только от гликолиза чистое АТФ равно двум (от фосфорилирования на уровне субстрата). При окислительном фосфорилировании чистый АТФ составляет около 34. Таким образом, общий чистый АТФ на глюкозу составляет примерно 36. ¹
В отсутствие достаточного количества кислорода гликолиз не переходит в окислительное фосфорилирование. Скорее следует анаэробное дыхание. Вместо того, чтобы перемещать электроны в цепи переноса электронов, НАДН передает электроны пирувату, восстанавливая НАД +, который поддерживает гликолиз.¹ При анаэробном дыхании общее количество АТФ, продуцируемых на глюкозу, составляет всего около двух.

Считывание: Клеточное дыхание — гликолиз

Глюконеогенез

Глюконеогенез — это метаболический процесс, при котором глюкоза образуется из неуглеводных предшественников, например пируват, лактат, глицерин и глюкогенные аминокислоты. (Похоже, что процесс гликолиза происходит в обратном направлении: глюкоза превращается в пируват, тогда как при глюконеогенезе пируват превращается в глюкозу.) Процесс глюконеогенеза начинается в митохондриях, а затем заканчивается в просвете эндоплазматической сети. Глюкоза, образованная при гидролизе глюкозо-6-фосфата ферментом глюкозо-6-фосфатазой, перемещается из эндоплазматического ретикулума в цитоплазму. Этот процесс происходит у всех организмов, включая растения. У людей и многих других позвоночных это происходит в основном в печени и почках и часто возникает в периоды голодания, низкоуглеводной диеты или интенсивных упражнений.

Гликогенез и гликогенолиз

Гликогенез — это метаболический процесс производства гликогена из глюкозы для хранения.Это происходит главным образом в клетках печени и мышц в ответ на высокий уровень глюкозы в кровотоке. В клетке печени глюкоза фосфорилируется глюкокиназой в положении 6, таким образом образуя глюкозо-6-фосфат . Фосфорилирование глюкозы захватывает ее внутри клетки. В другие клетки глюкоза поступает пассивно, а затем фосфорилируется через гексокиназу . Это приводит к образованию соединения, которое также не может покинуть клетку. Короткие полимеры глюкозы, особенно экзогенная глюкоза , превращаются в длинные полимеры, которые хранятся внутри клетки.Однако процесс обратимый. Когда организму требуется метаболическая энергия, гликоген расщепляется на субъединицы глюкозы в процессе гликогенолиза.

В растениях крахмал образуется путем фосфорилирования глюкозы с образованием глюкозо-1-фосфата и последующего преобразования последнего в аденозиндифосфат (АДФ) -глюкозу с помощью фермента глюкозо-1-фосфатаденилтрансферазы . АДФ-глюкоза добавляется к растущей цепи остатков глюкозы ферментом синтазой крахмала .После связывания АДФ высвобождается и образуется амилоза. Между амилозными цепями, крахмальный разветвляющий фермент катализирует образование 1,6-альфа-гликозидных связей между амилозными цепями, образуя разветвленный амилопектин.

Гликогенолиз — это процесс расщепления накопленного гликогена в печени, чтобы глюкоза могла быть произведена для использования в энергетическом обмене. Таким образом, гликогенолиз — это процесс, противоположный гликогенезу. Накопленный в клетках печени гликоген расщепляется на предшественники глюкозы.Отдельная молекула глюкозы отделяется от гликогена и превращается в глюкозо-1-фосфат , который, в свою очередь, превращается в глюкозо-6-фосфат , который может вступать в гликолиз. На растениях процесс разрушения хранящегося крахмала называется разложение крахмала .

Пентозофосфатный путь

Это путь метаболизма глюкозы, при котором пятиуглеродные сахара (пентозы) и НАДФН синтезируются в цитозоле.Он обеспечивает пентозы для использования в биосинтезе нуклеотидов, таких как ДНК и РНК. Он также синтезирует НАДФН, который можно использовать для восстановительных реакций во время биосинтеза жирных кислот и стероидов. Пентозофосфатный путь также служит альтернативным метаболическим путем при расщеплении глюкозы. У животных это происходит в печени, коре надпочечников, жировой ткани, яичках, яичниках, эритроцитах и молочных железах. У растений часть этого пути участвует в образовании гексоз из углекислого газа в процессе фотосинтеза.

Гликозилирование

Гликозилирование — это процесс добавления углеводного компонента, такого как глюкоза, к определенным белкам и липидам. Этот шаг имеет решающее значение для правильного функционирования этих соединений. Гликирование, неферментативное гликозилирование, представляет собой процесс ковалентного присоединения углеводного компонента, такого как фруктоза или глюкоза, к белку или молекуле липида без вмешательства фермента.

Гормональная регуляция

Инсулин

Инсулин играет роль в захвате глюкозы инсулино-стимулированными клетками, такими как клетки жировой и мышечной тканей.Инсулин попадает в кровоток при высоком уровне глюкозы в крови. Инсулин связывается с рецептором инсулина на поверхности клетки. Связывание приводит к привлечению определенных GluT (главным образом, Glut4), расположенных внутри цитоплазматических везикул внутриклеточного пула. Везикулы быстро сливаются с плазматической мембраной, куда вставляются GluT. Когда стимуляция инсулином прекращается, эти GluT возвращаются обратно в пузырьки внутриклеточного пула для следующей активации инсулина.^2,3

Клетки печени и мозга инсулиннезависимые клетки . Эти клетки не требуют инсулина для эффективного усвоения глюкозы. Глюкоза поглощается другими GluT (например, GluT2), которым не требуется предварительная стимуляция инсулином. Это особенно важно для клеток мозга, которым всегда требуется глюкоза для энергетического обмена. Даже без инсулина глюкоза может усваиваться. Мышечные клетки и адипоциты, напротив, не могут эффективно поглощать глюкозу без инсулина, и поэтому недостаток инсулина из-за низкого уровня глюкозы в крови будет использовать альтернативные источники энергии, такие как фруктоза и жирные кислоты .Клеткам печени может не требоваться инсулин для усвоения глюкозы. Однако инсулин по-прежнему влияет на печень. Инсулин активирует фермент гексокиназу , который фосфорилирует глюкозу, чтобы удерживать ее внутри клетки. Он также активирует определенные ферменты, участвующие в синтезе гликогена, например фосфофруктокиназа и гликогенсинтаза . Таким образом, инсулин сообщает печени преобразовывать глюкозу в гликоген с помощью гликогенеза . ³

Глюкагон

Глюкагон — еще один гормон, высвобождаемый в кровоток поджелудочной железой при понижении уровня глюкозы в крови.Этот гормон действует, увеличивая количество глюкозы в крови. Он делает это путем активации ферментов, участвующих в гликогенолизе и глюконеогенезе в печени. Он говорит гепатоцитам деполимеризовать гликоген для высвобождения глюкозы. Он также стимулирует гепатоциты использовать негексозные субстраты для преобразования их в глюкозу. Глюкагон может также запускать липолиз из триглицеридов в жировых тканях для получения жирных кислот, которые могут использоваться в качестве альтернативного источника энергии для большинства клеток.⁴

Метаболические нарушения, связанные с глюкозой

Неправильный метаболизм фруктозы приводит к метаболическим нарушениям. Общие нарушения обмена веществ, связанные с глюкозой, могут вызывать нарушение гликолиза, синтеза гликогена и деградацию гликогена. Например, дефицит глюкозо-6-фосфат-изомеразы влияет на гликолиз, поскольку фермент глюкозо-6-фосфат-изомераза используется в цитозоле для преобразования глюкозо-6-фосфата во фруктозо-6-фосфат. Дефицит этого фермента может быть вызван дефектным геном GPI на хромосоме 19 человека.Другой — дефицит пируваткиназы. Без фермента пируваткиназа недостаточна, гликолиз также нарушается, поскольку именно фермент переносит фосфатную группу с фосфоенолпирувата на аденозиндифосфат с образованием АТФ и пирувата на последней стадии гликолиза. Дефицит пируваткиназы — это наследственное нарушение обмена веществ, вызванное мутацией в гене PKLR .
Другими примерами врожденных ошибок метаболизма глюкозы являются:

Гиперинсулинемическая гипогликемия, т.е.е. гипергликемия из-за гиперинсулинизма из-за дефицита глюкокиназы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванного дефектным геном GCK в бета-клетках поджелудочной железы
Сахарный диабет у молодых людей типа II, то есть тип диабета, характеризующийся гипергликемией из-за гипоинсулинемии во время голодания из-за дефицита глюкокиназы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванного дефектным геном GCK в бета-клетках поджелудочной железы
Дефицит глюкозо-6-фосфат-изомеразы, т.е.е. гемолитическая анемия из-за дефицита глюкофосфат-изомеразы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванная дефектным геном GPI в красных кровяных тельцах
Болезнь накопления гликогена типа VII (или болезнь Таруи), то есть дефицит фосфофруктокиназы (фермента, необходимого для гликолиза) ), вызванный дефектным геном PFKL в клетке печени или геном PFKM в мышечной клетке
Болезнь накопления гликогена типа XII, то есть дефицит альдолазы A, вызванный дефектным геном ALDOA в мышцах, печени, и красные кровяные тельца; альдолаза А является ферментом, необходимым для гликолиза
Дефицит триозофосфатизомеразы, т.е.е. дефицит триозофосфатизомеразы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванный дефектным геном TPI1 в красных кровяных тельцах
GSD типа X, то есть дефицит фосфоглицератмутазы, приводящий к миопатии, вызванный дефектным геном PGAM2 в мышца; фосфоглицератмутаза — это фермент, необходимый для гликолиза
Дефицит энолазы, то есть аутоиммунное заболевание из-за недостатка энолазы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванное дефектным геном ENO1 в красных кровяных тельцах
Дефицит пируваткиназы, i .е. дефицит пируваткиназы (фермента, необходимого для гликолиза), вызванный дефектным геном PKLR в красных кровяных тельцах и печени
Болезнь Бейкера-Винграда, то есть дефицит фруктозобисфосфатазы (фермента, необходимого для глюконеогенеза), вызванный дефектным Ген FBP1 в печени

Биологическое значение / функции

Глюкоза является одним из продуктов фотосинтеза растений и других фотосинтезирующих организмов. В растениях молекулы глюкозы хранятся в виде повторяющихся единиц сахара (например,г. крахмал). Это также важный компонент амилопектина и целлюлозы. Таким образом, он в больших количествах содержится во фруктах, соках растений и многих других органах растений.

Глюкоза также является важным промежуточным звеном метаболизма клеточного дыхания. Это основной источник энергии через аэробное дыхание, анаэробное дыхание или ферментацию. У животных он циркулирует в крови и обозначается как сахар в крови . Молекулы глюкозы переносятся в различные части тела.В клетках печени и мышц избыточные молекулы глюкозы хранятся в виде гликогена. Мозг потребляет глюкозу, поскольку он предпочитает глюкозу другим источникам энергии. Без достаточного количества глюкозы мозг не может нормально функционировать, и такие процессы, как принятие решений и самоконтроль, нарушаются. Глюкоза является основным источником энергии не только для мозга, но и для других частей тела. Он обеспечивает около 4 калорий на грамм. Таким образом, диетическая порция глюкозы, например, 100 граммов, будет составлять около 400 калорий.Однако слишком много глюкозы вызывает определенные заболевания, такие как сахарный диабет и такие состояния, как гипергликемия , глюкозурия, и ожирение .

Глюкоза также является важным компонентом нескольких других биологических соединений, таких как структурные углеводы: целлюлоза и хитин. Он также является жизненно важным компонентом важных дисахаридов, таких как лактоза (молочный сахар), мальтоза (солодовый сахар) и сахароза (столовый сахар). Глюкоза также может расщепляться и затем превращаться в липиды.Он также служит прекурсором для синтеза аскорбиновой кислоты. Он также используется через пентозофосфатный путь для получения пентоз для использования в биосинтезе ДНК и РНК.

Связанные термины

См. Также

Ссылка

Campbell, N.A. (1996). Биология. Калифорния: The Benjamin / Cumming Publishing Company, Inc., стр. 159-ff.
Регулирование захвата глюкозы. (2002, 19 июля). Получено с Medscape.org/viewarticle/438374 Ссылка
Bowen, R.(2019). Физиологические эффекты инсулина. Получено с Vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/pancreas/insulin-phys.html Ссылка
Bowen, R. (n.d.). Глюкагон. Получено с Vivo.colostate.edu/hbooks/pathphys/endocrine/pancreas/glucagon.html Ссылка

Каково химическое уравнение клеточного дыхания?

Важно знать, что приведенное выше уравнение является суммарным уравнением.Процесс клеточного дыхания включает в себя множество различных стадий (реакций) расщепления глюкозы с использованием кислорода для производства углекислого газа, воды и энергии в форме АТФ.

6 атомов углерода , присутствующие в молекуле глюкозы, позволяют образовывать 6 молекул углекислого газа .

12 атомов водорода в глюкозе делают возможным образование 6 молекул воды.

Чтобы уравновесить атомы кислорода на стороне реагента, вам нужно сосчитать 6 атомов глюкозы.Чтобы образовать 6 молекул углекислого газа и 6 молекул воды, у вас будет в общей сложности 18 атомов кислорода на стороне продукта (6 * 2) + (6 * 1) = 18. Чтобы получить 18 атомов кислорода на стороне продукта. на стороне реагента вам нужны дополнительные 12 атомов кислорода из кислорода # O_2 #, чтобы уравновесить числа.

Процесс клеточного дыхания будет производить 36 молекул АТФ у эукариот (растений / животных и т. Д.) На каждую молекулу глюкозы. Этот процесс будет производить 38 молекул АТФ на каждую глюкозу у прокариот (бактерий).

Причина, по которой эукариоты производят меньшее количество АТФ, заключается в том, что им нужно использовать энергию для перемещения пирувата (из гликолиза), необходимого для цикла Кребса, в митохондрии.

В этом видео дается краткий обзор дыхания и обсуждается лаборатория, в которой проверяется, как температура может изменять скорость дыхания дрожжей. В теплых условиях процесс протекает быстрее из-за большего движения частиц.

Это видео дает более подробное обсуждение темы клеточного дыхания.

Надеюсь, это поможет!

Химия биологии: углеводы

Углеводы

Углеводы — это органические соединения, которые организованы в виде кольцевых структур и всегда состоят из элементов углерода, водорода и кислорода. Углеводы — это действительно гидраты углерода, потому что отношение атомов водорода к атомам кислорода всегда почти 2: 1, как в H ₂ O.

У них также есть много функций. Большая часть энергии, которую вы получаете, поступает из углеводов, которые вы едите.Растения производят углеводы, такие как пшеница, кукуруза и картофель. Углеводы обычно потребляются животными либо при поедании растения, которое их произвело, либо при употреблении в пищу других животных. Люди также получают углеводы из цельного зерна, фруктов, овощей, молока, конфет, безалкогольных напитков и макаронных изделий.

Насекомые производят углеводный хитин как прочный экзоскелет для защиты, а лобстеры и крабы используют хитин для своих панцирей. Наконец, целлюлоза, вероятно, является наиболее широко используемым углеводным соединением, включая древесину и изделия из нее, такие как бумага.

Моносахариды

Простейшими биологически важными углеводами являются моносахариды , что означает один сахар (моно = один, сахарид = сахар). Общая формула для любого углевода: (CH ₂ O) _x, где x — любое число от трех до восьми. Наиболее распространенные моносахариды (гексозы) — это глюкоза, галактоза и фруктоза.

Глюкоза — простейший моносахарид и, вероятно, самый известный сахар, особенно если вы были в больнице.В природе глюкоза — это сахар, который зеленые растения производят во время фотосинтеза . Это также основной источник энергии для клеток. Медицинские процедуры часто требуют внутривенного введения глюкозы для выздоравливающих пациентов, чтобы быстрее восстановить силы. Галактоза содержится в молоке, а фруктоза придает сладкий вкус фруктам. Хотя химическая структура каждого сахара отличается, химическая формула одинакова: C ₆ H ₁₂ O ₆.

Дисахариды

Моносахариды соединяются вместе посредством дегидратационного синтеза с образованием дисахаридов или двойных сахаров (di = два).Реакция синтеза дегидратации высвобождает воду в качестве побочного продукта. Наиболее распространенным дисахаридом является сахароза, также известная как столовый сахар, C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁. Другие распространенные дисахариды включают мальтозу (солодовый сахар) и лактозу (молочный сахар).

Полисахариды

Дальнейшая дегидратация приводит к объединению большего количества молекул сахара с образованием длинных цепей, известных как полисахариды . Полисахарид обычно относится к углеводному полимеру, состоящему из сотен, даже тысяч моносахаридов, ковалентно связанных вместе.Клетки используют полисахариды по ряду причин, включая хранение избыточной глюкозы в виде крахмала в растениях и гликогена у животных. Крупная полисахаридная целлюлоза является структурным компонентом растений, который придает им жесткость и гибкость.

Выдержка из The Complete Idiot’s Guide to Biology 2004 Глен Э. Моултон, редактор Д. Все права защищены, включая право на воспроизведение полностью или частично в любой форме. Используется по договоренности с Alpha Books , членом Penguin Group (USA) Inc.

Чтобы заказать эту книгу напрямую у издателя, посетите веб-сайт Penguin USA или позвоните по телефону 1-800-253-6476. Вы также можете приобрести эту книгу на Amazon.com и Barnes & Noble.

Структура молекул глюкозы и других углеводов

Справа от этой страницы я поместил ряд ссылок на другие файлы на этом веб-сайте, показывающие 3-D молекулы углеводов, которые дают возможность увидеть и взаимодействовать с этими молекулярными моделями в 3-х измерениях.
Внизу страницы также есть ссылки на связанные темы на этом уровне на веб-сайте BioTopics

Глюкоза — это один из наиболее часто встречающихся углеводов. Он также известен как сахар в крови и декстроза.

Его химическая формула: C ₆ H ₁₂ O ₆, и эта эмпирическая формула разделяется с другими сахарами — гексозами, — 6 углеродных сахаров. Возможно, вы захотите узнать подробнее, как эти 24 атома расположены в молекуле глюкозы — структурная формула.

В некоторых книгах вы можете увидеть диаграммы молекулы глюкозы, которые выглядят следующим образом: Эта так называемая палочная диаграмма на самом деле описывает только то, как обстоят дела с сухой (порошковой) глюкозой.

В жизни — в вашей крови и внутри клеток растений и животных — большая часть глюкозы состоит из молекул, имеющих форму кольца (на самом деле шестигранная фигура, шестиугольник), которую можно нарисовать в этом довольно простом формате:

Обратите внимание, что есть атом кислорода, составляющий часть кольца, и что есть простые линии, составляющие остальную часть кольца, и секцию, выступающую с одной стороны.Эти линии представляют собой атомы углерода и группы -H и -OH, большинство из которых для простоты опущены. Иногда детали только некоторых из этих групп -H и -OH прорисовываются на одном конце (или на обоих концах). Это связано с тем, что ориентация этих групп немного меняет химический состав молекулы, поэтому полученные молекулы получают разные названия.

 альфа-глюкоза бета-глюкоза

В альфа-глюкозе группа -H крайнего правого атома углерода (C1) находится выше плоскости кольца, тогда как в бета-глюкозе она выступает ниже кольца.

На самом деле существует 3 версии кольцевой конструкции, называемые стульями и лодкой, в зависимости от изгиба или изгиба левого и правого углов, но проще изобразить его в виде плоского шестиугольника.

Некоторые линии могут быть утолщенными или расширенными, чтобы создать впечатление трехмерной структуры на странице

Все остальные группы могут различаться по разным гексозным сахарам, что приводит к немного различным химическим свойствам.

Стоит знать числа, используемые для описания каждого из 6 атомов углерода.

Эта нумерация важна при объединении единиц глюкозы.

1-4 связи (образованные гликозидной связью) приводят к простому линейному (от конца к концу) соединению, которое обнаружено в мальтозе, дисахариде:

Повторение процесса конденсации приведет к получению полисахаридного крахмала, который, как считается, состоит из двух компонентов: амилозы и амилопектина. Образованная таким образом цепочка из 1-4 связей может быть довольно длинной и закручиваться в спираль.Так обстоит дело с амилозой (линейная часть которой показана здесь):
С другой стороны, 1-6 связи вызывают образование точки разветвления, которая затем позволяет развиваться другой цепи из 1-4 связей. Это трехмерное разветвление также дает другие точки, в которых глюкоза может быть добавлена путем конденсации или удалена путем гидролиза. Это разветвление происходит в амилопектине (небольшая часть которого показана здесь):

Это в основном объясняет структуру крахмала и гликогена.

Эта тема связана с другими модулями BioTopics: —
Мономеры и полимеры,
Углеводы
Липиды
Белки

(Исторический) Сноска

Некоторые компьютерные программы могут отображать молекулярную структуру в различных форматах, некоторые из которых коммерчески защищены.Было выпущено множество программ с открытым исходным кодом для более широкого использования в образовательных целях, в основном из программы под названием Rasmol.

На этом сайте я попробовал несколько различных способов отображения молекул в 3-х измерениях.

Есть 3 подменю, в которых используются разные способы отображения биологических молекул:

Jsmol — самый последний метод с использованием javascript (работает на большинстве компьютеров и планшетов) — обновленные файлы с улучшенными интерактивными функциями.
Преобразование почти завершено: углеводы, липиды, аминокислоты, белки, нуклеиновые кислоты, витамины, антибиотики в настоящее время — все еще могут расширяться…

Jmol — использование Java-апплетов — вероятно, будет заблокировано некоторыми компьютерами — но на дисплее довольно много разных типов биологических молекул

Chime — с использованием плагина доисторического браузера — всего несколько молекул, виден только в том случае, если у вас есть правильный плагин.

Студенты, изучающие молекулярную биологию, скорее всего, будут использовать новые ноутбуки в своих классах. Скидки для студентов и предложения ноутбуков для студентов колледжей — хорошее начало.