Химия формула глюкоза: Глюкоза – формула вещества (структурная и химическая) в химии

Циклические α- и β-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В α-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН₂ОН, в β-глюкозе – в цис-положении. С учетом пространственного строения шестичленного цикла формулы этих изомеров имеют вид:

Явление существования веществ в нескольких взаимопревращающихся изомерных формах было названо А. М. Бутлеровым динамической изомерией. Позднее это явление было названо таутомерией (от греческого tauto – «тот же самый» и meros – «часть».

В твёрдом состоянии глюкоза имеет циклическое строение. Обычная кристаллическая глюкоза – это α- форма. В растворе более устойчива β-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул). Доля альдегидной формы в равновесии незначительна. Это объясняет отсутствие взаимодействия с фуксинсернистой кислотой (качественная реакция альдегидов).

Для глюкозы кроме явления таутомерии характерны структурная изомерия с кетонами (глюкоза и фруктоза – структурные межклассовые изомеры)

и оптическая изомерия:

Физические свойства глюкозы:

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус (лат. «глюкос» – сладкий):

1) она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах;

2) особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах;

3) глюкоза есть в животных организмах;

4) в крови человека ее содержится примерно 0,1 %.

Получение глюкозы

В промышленности

Гидролиз крахмала:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O ^t,H+→ nC₆H₁₂O₆

крахмал                                 глюкоза

В лаборатории 

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):

  6 HCOH   ^Ca(OH)2→    C₆H₁₂O₆

 формальдегид

В природе 

Фотосинтез:

6CO₂ + 6H₂O     ^{hν, хлорофилл} →     C₆H₁₂O₆ + 6O₂

Другие способы 

Гидролиз дисахаридов:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O ^t,H+→ 2 C₆H₁₂O₆

мальтоза                               глюкоза

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O ^t,H+→   C₆H₁₂O₆ +  C₆H₁₂O₆

сахароза                              глюкоза       фруктоза

Химические свойства глюкозы

I. Специфические свойства

Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожение происходит в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов: 

1.Спиртовое брожение:

C₆H₁₂O₆ → 2C₂H₅—OH + 2CO₂↑ 

2. Молочнокислое брожение:

3. Маслянокислое брожение:

C₆H₁₂O₆ → C₃H₇COOH + 2H₂ ↑+ 2CO₂↑

II. Свойства альдегидов

1. Реакция серебряного зеркала:

СH₂OH(CHOH)₄—COH + Ag₂O ^t.NH3→ СH₂OH(CHOH)₄—COOH + 2Ag↓

или

СH₂OH(CHOH)₄—COH +  2[Ag(NH₃)₂]OH →  СH₂OH(CHOH)₄—COONH₄ + 2Ag↓+ 3NH₃ + H₂O

СH₂OH(CHOH)₄—COOH  — глюконовая кислота 

2. Окисление гидроксидом меди (II):

СH₂OH(CHOH)₄—COH + 2Cu(OH)₂^t → СH₂OH(CHOH)₄—COOH + Cu₂O + 2H₂O

                                            голубой                                                        красный

3. Восстановление:                                                                         

СH₂OH(CHOH)₄-COH + H₂^t,Ni → СH₂OH(CHOH)₄-CH₂OH

                                                          сорбит – шестиатомный спирт

III. Свойства многоатомных спиртов 

1. Образование простых эфиров со спиртами

При действии метилового спирта в присутствии газообразного хлористого водорода атом водорода гликозидного гидроксила замещается на метильную группу.

2. Качественная реакция многоатомных спиртов

Прильём к раствору глюкозы несколько капель раствора сульфата меди (II) и раствор щелочи. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение – ярко синего цвета.

                                         (глюкозат меди (II) – синий раствор)

 Применение

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6H₂O + 6CO₂ + 2800 кДж

Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Ответы | § 38. Углеводы. Глюкоза — Химия, 9 класс

1. Приведите примеры использования глюкозы.

Глюкоза применяется в медицине, в производстве лимонной кислоты, аскорбиновой кислоты, биотина, в кондитерской промышленности, для получения пищевого эталона и молочной кислоты. Формула глюкозы $\mathrm{C_6H_{12}O_6};$ общая формула углеводов $\mathrm{C_n(H_2O)_m}.$

2. На основании какого признака глюкозу относят к моносахаридам?

Глюкоза является моносахаридом потому, что не подвергается гидролизу, как, например, сахароза, мальтоза или крахмал.

3. Запишите молекулярную формулу глюкозы и составьте структурную формулу глюкозы линейной формы. Укажите функциональные группы.

Молекулярная формула глюкозы $\mathrm{C_6H_{12}O_6}.$

Структурная формула:

4. В двух пробирках находятся растворы глюкозы и этанола. С помощью каких реакций можно определить, в какой из пробирок находится каждое из веществ?

Ярко-синяя окраска при приливании раствора глюкозы к гидроксиду меди (II) свидетельствует о том, что в составе молекул глюкозы содержится несколько гидроксильных групп, находящихся у соседних атомов, как в случае многоатомных спиртов.

С этанолом такая реакция не происходит.

5. Напишите уравнение реакции получения этанола из глюкозы. Приведите название реакции.

Спиртовое брожение глюкозы: $$\mathrm{C_6H_{12}O_6(дрожжи)\rightarrow 2C_2H_5OH+2CO_2\uparrow}$$

6. Рассмотрите структурные формулы уксусной и молочной кислот и укажите черты сходства и отличия в строении этих кислот. Как вы думаете, какими общими химическими свойствами могут обладать эти кислоты?

Общее: содержат одинаковые функциональные группы: $\mathrm{COOH}.$

Отличия: в молочной кислоте присутствует ещё одна функциональная группа — гидроксильная $\mathrm{OH}.$

Общие химические свойства: реакции с активными металлами, основными оксидами и щёлочи.

7. Составьте уравнения реакций синтеза глюкозы в природе и окисления ее в организме человека и сравните их. В чем состоит принципиальное различие этих реакций?

Синтез глюкозы в природе:

$\mathrm{6CO_2+6H_2O}\xrightarrow{hv,\,хлорофилл}\mathrm{C_6H_{12}O_6+6O_2\uparrow — Q}$

Окисление глюкозы в организме:

$\mathrm{C_6H_{12}O_6+6O_2\rightarrow CO_2\uparrow +6H_2O+Q}$

8. Рассчитайте химическое количество углекислого газа, который образуется при полном окислении глюкозы массой 133,2 г.

Дано: $m(глюкозы)=133.2\,г$

Найти: $n\mathrm{(CO_2)}-?$

Решение:

1) Определяем химическое количество глюкозы: $n=\dfrac{m}{M};$
$M_r=6A_r\mathrm{(C)}+12A_r\mathrm{(H)}+6A_r\mathrm{(O)}=$ $72+12+96=180;$
$M(глюкоза)=180\,г/моль;$
$n(глюкозы)=\dfrac{133.2\,г}{180\,г/моль}=0.74\,моль.$

2) Составляем уравнение реакции для определения химического количества углекислого газа:
$\mathrm{\overset{0.74\,моль}{\underset{1\,моль}{\underline{C_6H_{12}O_6}}}+6O_2\rightarrow \overset{x\,моль}{\underset{6\,моль}{\underline{6CO_2}}\uparrow} +6H_2O}$
$\dfrac{0.2\\
или\,496.8\,г$

Найти: $\omega\mathrm{(C_2H_5OH)}-?$

Решение:

1) Определим химическое количество глюкозы:

$n=\dfrac{m}{M};$
$M_r=6A_r\mathrm{(C)}+12A_r\mathrm{(H)}+6A_r\mathrm{(O)}=$ $=72+12+96=180;$
$M(глюкозы)=180\,г/моль;$
$n(глюкоза)=\dfrac{648\,г}{180\,г/моль}=3.6\,моль.$

2) Составляем уравнение реакции для определения химического количества этанола:

$\mathrm{\overset{3.6\,моль}{\underset{1\,моль}{\underline{C_6H_{12}O_6}}}\xrightarrow{фермент}\overset{x\,моль}{\underset{2\,моль}{\underline{2C_2H_5OH}}}+2CO_2}$
$\dfrac{3.6}{1}=\dfrac{x}{2};$ $x=7.2\,моль.$

3) Определяем массу этанола:

$m=n·M;$
$M_r\mathrm{(C_2H_5OH)}=2A_r\mathrm{(C)}+6A_r\mathrm{(H)}+A_r\mathrm{(O)}=$ $24+6+16=46;$
$M\mathrm{(C_2H_5OH)}=46\,г/моль;$
$m\mathrm{(C_2H_5OH)}=7.2\,моль·46\,г/моль=331.2\,г.$

4) Определяем массовую долю $\omega =\dfrac{m}{m(раствора)};$
$\omega\mathrm{(C_2H_5OH)}=331.2\,г:(331.2+496.8)=0.4$ или $40\%.$

Ответ: $\omega\mathrm{(C_2H_5OH)}=40\%.$

10. Рассчитайте массу глюкозы, которая была подвергнута спиртовому брожению, если в реакции выделился газ таким же объемом (н. у.), как и в реакции уксусной кислоты массой 186 г с магнием, взятым в избытке.

Дано: $m\mathrm{(CH_3COOH)}=186\,г$

Найти: $m(глюкозы)-?$

Решение:

1) Определяем химическое количество кислоты:

2) Составляем уравнение реакции для определения химического количества водорода:

3) Составляем уравнение реакции для определения химического количества глюкозы:

4) Определяем массу глюкозы:

Ответ: $m(глюкозы)=139.5\,г.$

Урок по химии 10 класс «Глюкоза, ее строение и свойства»

Cтроение и свойства  глюкозы

Цели урока: — провести исследования по изучению строения, физических и химических свойств глюкозы, качественного определения её в овощах, фруктах и листьях растений;

— развивать умения сравнивать, обобщать, делать выводы на основе эксперимента, развитие познавательного интереса, разрешение противоречий, экспериментальная проверка гипотез;

— воспитание коллективизма, доброты, целенаправленности, навыков контроля и взаимоконтроля.

Задачи урока: изучить состав, строение и свойства глюкозы,

доказать экспериментально, что глюкоза – альдегидоспирт,

продолжить развивать умения и навыки учащихся работать с лабораторным оборудованием и реактивами,

развивать логическое мышление учащихся, устанавливать причинно-следственные связи, систематизировать, делать выводы.

Форма проведения: урок-исследование.

Объект исследования: свежеприготовленные соки яблока,  огурца, каланхоэ.

Предмет исследования: глюкоза.

Формы работы: групповая, индивидуальная.

Для проведения урока класс разбивается на группы. Каждая группа готовит только один эксперимент для проведения его на уроке и объяснения результатов эксперимента, итогом выполнения которого должен послужить опорный конспект, заполненный по ходу выступления каждой группы.

Хронометраж урока:

Организационный момент – 5 минут

Работа в малых группах – 10 минут

Отчёты о работе каждой группы – 2 минут

Проверочное тестирование – 10 минут

Подведение итогов урока (выставление оценок с комментарием) – 5 минут

Оборудование:

Группа 1: глюкоза, вода, лакмус, натрий гидроксид, купрум сульфат, 3 пробирки, штатив для пробирок;

Группа 2: глюкоза, вода, лакмус, натрий гидроксид, нитрат серебра, аммиак, горелка, спички, пробиркодержатель, штатив для пробирок, 3 пробирки ;

Группа 3: глюкоза, вода, лакмус, сульфат меди (II), гидроксид натрия, горелка, спички, пробиркодержатель, штатив для пробирок, 3 пробирки;

Группа 4: глюкоза, лакмус, натрий гидроксид, сульфат меди (II), вода, сок яблока, огурца и мякоти каланхоэ, 5 пробирок, пробиркодержатель, спички, горелка.

Инструктаж по ТБ о правилах работы с растворами щелочей, нагревательными приборами на каждом столе.                                                                        

Ход урока

1. Оргмомент

2. Актуализация опорных знаний

Я думаю, вы все любите загадки? И сегодня на уроке я предлагаю вам побыть в роли исследователей. Дело в том, что в нашу лабораторию было доставлено органическое вещество. Известно, что вещество обладает уникальными свойствами – человек, утомленный работой, употребив его, быстро восстанавливает свою работоспособность. Его используют при лечении некоторых заболеваний. Находится в составе многих противошоковых лекарств и кровезаменителей, используемых при заболевании центральной нервной системы, печени, различных инфекций и интоксикаций. Так же известно, что вещество состоит из 3 элементов. Наша задача? – определить формулу вещества, предположить его химические свойства и область применения (решить задачи в группах).

Итак, какова формула вещества? Что это за вещество? А что мы уже знаем о глюкозе?

Работа проходит в форме мозгового штурма (кто больше вспомнит: классификация, содержание, свойства, значение).

Какова тема нашего урока? Что должны узнать на уроке, каковы наши задачи?

• Выяснить строение глюкоз;

• Предсказать свойства, исходя из строения;

• Узнать химические и физические свойства;

• Расширить знания о глюкозе.

3. Изучение нового материала

— С₆Н₁₂О₆ каковы же его физические свойства? Выполнение задания по определению свойств

(проведение опытов в группах).

— По классификации какое это соединение? Кислородсодержащее. А какие кислородсодержащие классы мы знаем? Каковы их функциональные группы? -ОН, -СНО, -СООН.

Качественные реакции

на -ОН + Cu(ОН)₂, ярко синий цвет.

на -СНО + Сu(ОН)₂ при нагревании, изменение цвета с синего на желтый и красный.

на -СНО + Ag₂О («серебряное зеркало»)

на -СООН + лакмус (красный цвет)

Проверим гипотезу экспериментально.

Инструктаж техники безопасности при работе с растворами щелочей, нагревательными приборами, правилами нагревания веществ.

Каждая группа выполняет только один опыт на определение функциональной группы.

                                      ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 1.

Задание 1:  Определите молекулярную формулу вещества, если при горении 36г его, было собрано 52,8л углекислого газа и 21,6г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 6,21.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие гидроксильной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1 мл раствора глюкозы и несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксид натрия, смесь взболтайте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: работая с учебником (стр.140) изучите циклические формы глюкозы, не являющиеся изомерами (α и β).

                                                ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 2.

Задание: Определите молекулярную формулу вещества, если известно, что она имеет следующий качественный состав: углерода – 40%, водорода – 6,7%, кислорода – 53,3%. Молекулярная масса вещества в три раза больше массы уксусной кислоты.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе (реакция «серебряного зеркала»).

Методика проведения:

В пробирку налейте раствор нитрата серебра, затем добавьте гидроксид натрия до образования осадка. Затем добавьте раствор аммиака до растворения осадка и глюкозу. Нагреть данную смесь в стакане с горячей водой. Через 30 минут наблюдается серебряный налет. Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Работая с учебником (стр.142) выясните специфические свойства глюкозы (брожение).

   ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 3. Определите формулу веществ а при сжигании 0,9 г его получили углекислый газ массой 1,32 г (н. у.) и воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 90.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1мл раствор глюкозы и добавьте несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксида натрия до образования прозрачного раствора синего цвета. Нагрейте смесь. При изменении цвета прекратите нагревание. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Выясните способы получения глюкозы.

В промышленности

Гидролиз крахмала:                               (C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O ^t,H+→ n C₆H₁₂O₆

крахмал                            глюкоза

В лаборатории 

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):             6 HCOH   ^Ca(OH)2→    C₆H₁₂O₆

  формальдегид

В природе 

Фотосинтез:                         6CO₂ + 6H₂O     ^{hν, хлорофилл} →     C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 

 ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

 Группа 4.

Задание 1: Определите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что в состав водит углерод, водород и кислород. Молярная масса вещества 180г/моль.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3:    Определите опытным путём наличие глюкозы в яблоках, огурцах и листья растений.

Методика проведения эксперимента:

А) К 5 мл раствора яблочного сока добавьте несколько капель сульфата меди (II), а затем гидроксида натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Б) Приготовьте в пробирке гидроксид меди (II), прибавив 3 капли раствора сульфата меди (II) к 1 мл раствора гидроксида натрия. Добавьте в эту пробирку такой же объём огуречного сока и встряхните. Что наблюдаете? Содержится ли в яблочном и огуречном соке глюкоза?

Задание 4: Используя дополнительный текст выяснить интересные сведения о глюкозе. Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:

 в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;

 в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;

 в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;

 в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;

 при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;

 в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;

 в ветеринарии;

 в птицеводстве;

 в фармацевтической промышленности. Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.

Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С.

Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.

• Обыкновенная лягушка может провести зиму, вмерзнув в лед, а весной возвращается к жизни. Это явление основано на повышенном содержании до 60 раз глюкозы в ее крови.

• В медицинской практике при аллергических, кожных заболеваниях, легочных и носовых кровотечениях, при усиленном выделении кальция из организма применяют глюконат кальция.

• Благодаря изомеру глюкозы — фруктозе, сперматозоиды получают энергию, которая синтезируется в семенных пузырьках?

• Глюкоза применяется в производстве зеркал и елочных украшений. Так как вступает в реакцию серебряного зеркала.

• В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1%.

• Самым высоким содержанием сахара в организме отличаются пчелы (до 3000 (!) мг).

• 90% жировой ткани в организме человека образуется из глюкозы и лишь 10% — из липидов.

• В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% эритроцитами и почками, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани.

Составьте структурную формулу глюкозы, учитывая:

А) соедините все шесть атомов углерода последовательно друг с другом;

Б) один из крайних атомов углерода образует альдегидную группу;

В) к остальным пяти атомам углерода присоедините по одной гидроксогруппе;

Г) добавьте к каждому атому углерода недостающие атомы водорода.

Таким образом, мы выяснили, что глюкоза – многоатомный альдегидоспирт, её структурная формула: Ch3OH-(CHOH)4-COH

Выясним, может ли глюкоза изменять свою структуру в растворе, специфические свойства, способы получения и применения глюкозы. Для этого продолжим работу в группах.

 После выполнения эксперимента и ответа на поставленные вопросы, представители от каждой группы выступают с отчётом о проделанной работе. При прослушивании отчёта остальные учащиеся делают соответствующие записи в тетради.

На стадии рефлексии весь класс просматривает подготовленную опорную схему. Исправляет ошибки.

4.Обобщение и закрепление:

 Для проверки изученного материала учитель проводит заключительный тестовый контроль.

1. Распознавание глюкозы осуществляется с помощью:

а) йодной воды б) раствора марганцовки в) аммиачного раствора оксида серебра

2. Молекулы глюкозы могут быть:

а) линейными и циклическими б) только линейными в) только циклическими 

3. Основными источниками углеводов являются:

а) нефть и каменный уголь; б) животные организмы; в) растительные организмы.

4.Глюкоза по химическому строению является

а) одноатомным спиртом б) альдегидом в) многоатомным спиртом г) многоатомным альдегидоспиртом.

5.При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании образуется:

а) красный осадок б) ярко-синий раствор в) синий осадок г) красный раствор.

6.Глюкоза образует циклические формы

а) только α-форма б) α и β- формы в) только β- формы г) не образует

5. Домашнее задание: § 25, стр.143 №6 (устно), дополнительное задание на стр. 143 №9, ответить на вопрос группы.

                                      ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 1.

Задание 1:  Определите молекулярную формулу вещества, если при горении 36г его, было собрано 52,8л углекислого газа и 21,6г воды. Относительная плотность вещества по воздуху равна 6,21.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие гидроксильной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1 мл раствора глюкозы и несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксид натрия, смесь взболтайте. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: работая с учебником (стр.140) изучите циклические формы глюкозы, не являющиеся изомерами (α и β).

                                                ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 2.

Задание: Определите молекулярную формулу вещества, если известно, что она имеет следующий качественный состав: углерода – 40%, водорода – 6,7%, кислорода – 53,3%. Молекулярная масса вещества в три раза больше массы уксусной кислоты.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе (реакция «серебряного зеркала»).

Методика проведения:

В пробирку налейте раствор нитрата серебра, затем добавьте гидроксид натрия до образования осадка. Затем добавьте раствор аммиака до растворения осадка и глюкозу. Нагреть данную смесь в стакане с горячей водой. Через 30 минут наблюдается серебряный налет. Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Работая с учебником (стр.142) выясните специфические свойства глюкозы (брожение).

   ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

Группа 3. Определите формулу веществ а при сжигании 0,9 г его получили углекислый газ массой 1,32 г (н. у.) и воду массой 0,54 г. Относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 90.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3: Определите наличие альдегидной группы в глюкозе.

В пробирку налейте 1мл раствор глюкозы и добавьте несколько капель раствора сульфата меди (II). Добавьте гидроксида натрия до образования прозрачного раствора синего цвета. Нагрейте смесь. При изменении цвета прекратите нагревание. Что наблюдаете? Запишите уравнение реакции.

Задание 4: Выясните способы получения глюкозы.

В промышленности

Гидролиз крахмала:                               (C₆H₁₀O₅)_n + n H₂O ^t,H+→ n C₆H₁₂O₆

крахмал                            глюкоза

В лаборатории 

Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):             6 HCOH   ^Ca(OH)2→    C₆H₁₂O₆

  формальдегид

В природе 

Фотосинтез:                         6CO₂ + 6H₂O     ^{hν, хлорофилл} →     C₆H₁₂O₆ + 6O₂ 

 ИНСТРУКТИВНАЯ КАРТОЧКА

 Группа 4.

Задание 1: Определите молекулярную формулу органического вещества, если известно, что в состав водит углерод, водород и кислород. Молярная масса вещества 180г/моль.

Задание 2: Изучите физические свойства глюкозы.

Методика проведения эксперимента:

Определите агрегатное состояние, цвет, вкус и растворимость в воде глюкозы. Поместите небольшое количество глюкозы в пробирку и добавьте к ней немного воды, перемешайте раствор. Какие свойства проявляет глюкоза при растворении в воде?

Проверьте среду раствора. Для этого капните несколько капель лакмуса в пробирку с раствором глюкозы.

Задание 3:    Определите опытным путём наличие глюкозы в яблоках, огурцах и листья растений.

Методика проведения эксперимента:

А) К 5 мл раствора яблочного сока добавьте несколько капель сульфата меди (II), а затем гидроксида натрия. Что наблюдаете? Запишите уравнения реакций.

Б) Приготовьте в пробирке гидроксид меди (II), прибавив 3 капли раствора сульфата меди (II) к 1 мл раствора гидроксида натрия. Добавьте в эту пробирку такой же объём огуречного сока и встряхните. Что наблюдаете? Содержится ли в яблочном и огуречном соке глюкоза?

Задание 4: Используя дополнительный текст выяснить интересные сведения о глюкозе. Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:

 в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;

 в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;

 в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;

 в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;

 при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;

 в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;

 в ветеринарии;

 в птицеводстве;

 в фармацевтической промышленности. Кристаллическую глюкозу целесообразно использовать для питания больных, травмированных, выздоравливающих, а также людей, работающих с большими перегрузками.

Медицинскую глюкозу применяют в антибиотиках и других лекарственных препаратах, в том числе для внутривенных вливаний, и для получения витамина С.

Техническая глюкоза находит применение в качестве восстановителя в кожевенном производстве, в текстильном – при производстве вискозы, в качестве питательной среды при выращивании различных видов микроорганизмов в медицинской и микробиологической промышленности.

• Обыкновенная лягушка может провести зиму, вмерзнув в лед, а весной возвращается к

жизни. Это явление основано на повышенном содержании до 60 раз глюкозы в ее крови.

• В медицинской практике при аллергических, кожных заболеваниях, легочных и носовых кровотечениях, при усиленном выделении кальция из организма применяют глюконат кальция.

• Благодаря изомеру глюкозы — фруктозе, сперматозоиды получают энергию, которая синтезируется в семенных пузырьках?

• Глюкоза применяется в производстве зеркал и елочных украшений. Так как вступает в реакцию серебряного зеркала.

• В крови человека массовая доля глюкозы составляет примерно 0,1%.

• Самым высоким содержанием сахара в организме отличаются пчелы (до 3000 (!) мг).

• 90% жировой ткани в организме человека образуется из глюкозы и лишь 10% — из липидов.

• В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% эритроцитами и почками, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани.

нения

Тест

Само

оценка

Итог

нения

Тест

Само

оценка

Итог

нения

Тест

Само

оценка

Итог

нения

Тест

Само

оценка

Итог

Тема урока. Глюкоза. Строение молекулы. Физические свойства, нахождение в природе.

Тема. Глюкоза. Строение молекулы. Физические свойства и нахождение в природе.
Цель: формировать представление об углеводах, изучить состав и строение молекулы глюкозы, ее

свойства, значение. Развивать умение прогнозировать строение вещества, исходя из его

свойств. Воспитывать аккуратность, наблюдательность.
Оборудование: интерактивный комплекс, презентация, диск «Органические вещества», глюкоза,

стакан с водой, стеклянная палочка, стакан, пробирки, спиртовка, раствор глюкозы, раствор

сульфата меди (II), раствор гидроксида натрия, метиловый оранжевый.
Тип урока: урок изучения нового материала (урок-исследование)

Эпиграф: «Химик не такой должен быть, который дальше дыма и пепла ничего не видит, а такой, который на основании опытных данных может делать теоретические выводы ». М.В.Ломоносов.
Ход урока.
I. Организационный момент.
II. Актуализация опорных знаний
1. С какими кислородсодержащими органическими соединениями мы уже познакомились?
2. Какие функциональные группы характерны для этих веществ?
3. Что такое функциональная группа?
4. Как называются реакции, с помощью которых можно доказать наличие этих групп в веществах?
5. Назовите качественные реакции на многоатомные спирты, альдегиды и карбоновые кислоты.
III. Изучение нового материала.

Мотивация.
Знаете ли вы, что в зимнее время иногда можно найти лягушек, которые вмерзли в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они умудряются не замерзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию внутри организма кристаллов льда.
Глюкоза относится к классу кислородсодержащих органических соединений Углеводы.

Что вам известно об углеводах? Почему так важно познакомиться с углеводами?

( Потому, что они играют огромную роль в обмене веществ в организме человека. Как и жиры, они являются источником энергии в организме).
Название «углеводы» возникло потому, что молекулы первых изученных веществ этого класса складывались как бы из углерода и воды: их состав выражался формулой Сn (Н₂О) m. Позже были найдены углеводы, не соответствующие этой формуле, например, рамноза С₆Н₁₂О₅, дезоксирибоза С₅Н₁₀О₄, но бесспорно, по другим признакам принадлежащие к углеводам. Поэтому название этого класса остается в химии по традиции. Другие названия: сахариды, сахара. Классификация углеводов.

На данном уроке мы будем изучать моносахарид глюкозу.

Что вам уже известно о глюкозе из химии 9 класса и биологии?
Что нам еще предстоит узнать о глюкозе ? (Строение, химические свойства)
Записываем тему урока. Глюкоза, ее состав, строение, свойства.
Определяем задачи урока:
Предсказать строение глюкозы, зная её состав.

Доказать строение глюкозы с помощью качественных реакций.

Изучить физические свойства и получение глюкозы.

Совершенствовать навыки химического эксперимента.
1.Глюкоза в природе (слайд)
Она содержится почти во всех органах растений: в плодах, корнях, листьях, цветках. Особенно много её в соке винограда (отсюда и название «виноградный сахар»), в спелых плодах, ягодах, меде.
В растениях глюкоза образуется в процессе фотосинтеза:
6СО2 + 6Н2О С6Н12О6 + 6О2 – Q
2. Физические свойства глюкозы.

«Глюкос» — сладкая. Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. Сладкая по вкусу, но менее сладкая чем сахар (демонстрация)

3. Изучение строения глюкозы.

Исследования по схеме: гипотеза — эксперимент — выводы

Итак, глюкоза — «знакомая незнакомка». Вам уже известно, что химическая формула глюкозы

С₆ Н₁₂О₆.

Постановка проблемы. Поскольку в состав молекулы входит кислород, возникает вопрос:

не содержит ли она известные вам функциональные группы?
Какое предположение можно сделать, исходя из молекулярной формулы глюкозы?

Какие функциональные группы могут быть в составе глюкозы?

Ученики выдвигают гипотезу: в составе глюкозы может быть гидроксильная, альдегидная, карбоксильная группы

Как доказать наличие функциональных групп в молекуле глюкозы?

Ученики: провести качественные реакции.

Вспомните качественные реакции на многоатомные спирты, альдегиды, карбоновые

кислоты? Сформулируйте четвертое положение ТХС органических веществ.
Ученики: зная свойства химических веществ, можно установить их химическое строение
Опираясь на это положение, и пользуясь соответствующими реактивами, определите,

какие функциональные группы содержатся в молекуле глюкозы.

Экспериментальное исследование химического строения глюкозы по инструкции. Вспоминаем правила обращения с реактивами, спиртовкой (Инструктаж по ТБ)
Лабораторный опыт . Свойства глюкозы.
1. Налейте в пробирку 1 мл раствора гидроксида натрия и добавьте 1-2 капли сульфата меди (II).

К образовавшемуся осадку добавьте раствор глюкозы . Что наблюдаете? О наличии какой функциональной группы это свидетельствует?
2. Нагрейте образовавшийся раствор. Что наблюдаете? О наличии какой функциональной группы это свидетельствует?
3. В пробирку с раствором глюкозы добавьте несколько капель метилового оранжевого. Что наблюдаете? О чем это свидетельствует?
4. Результаты запишите в таблицу. Сделайте выводы.

Учащиеся делают вывод: глюкоза — Альдегидоспирт. Записывают упрощенную структурную формулу глюкозы (альдегидная форма)
Объясните на основе строения глюкозы, почему она очень хорошо растворяется в воде?
Для глюкозы в кристаллическом состоянии характерны циклические формы α-глюкоза и β-глюкоза В растворе устанавливается динамическое равновесие между тремя формами глюкозы

4. Получение глюкозы
• В промышленности глюкозу получают путем гидролиза крахмала при нагревании в присутствии серной кислоты. (С6Н10О5) n + n h3O → nC6h22O6
• Синтетический способ: из формальдегида в присутствии гидроксида кальция (в 1861 году А.Н. Бутлеров)
IV. Закрепление изученного материала
1. Фруктоза — изомер глюкозы. Будет ли фруктоза давать реакцию «серебряного зеркала»?
2. Доказать экспериментально, что в меде содержится глюкоза (лабораторный опыт)

3. Напишите уравнения реакций: метан → углекислый газ → глюкоза. (Взаимопроверка).

4. Тестирование (диск Наглядная химия) Самопроверка.
V.Домашнее задание: § 25 (изучить) Отвечать на вопросы. Задача № 9 с.143
VI. Итог урока. Рефлексия.
Какие задачи мы поставили в начале урока?
Достигли ли мы ожидаемых результатов?
Ученики по желанию заканчивают предложения:
• сегодня я узнал …• было интересно …• было трудно …• я выполнял задание …• я понял, что …
• я научился …• я смог …• я попробую…• меня удивило …• урок дал мне для жизни …

Формула сахара — объяснение, типы, структура и часто задаваемые вопросы

Что такое сахар?

Простые углеводы, растворимые в воде и сладкие на вкус, называются «сахаром». Сахар белого цвета и не имеет запаха. Это богатейший источник энергии. Молекула сахара — это наиболее распространенный термин, используемый в органической химии в биомолекулах. Формула сахара также называется молекулярной формулой сахарозы. В этой статье мы объясним типы углеводов, формулу тростникового сахара, химическую формулу глюкозы и формулу фруктозы.

Типы углеводов

По количеству сахаридов в реакции гидролиза их можно классифицировать как моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды

• Это простейшие сахара, которые не подвергаются дальнейшему гидролизу.

• В их обобщенной формуле x всегда равно y, что означает, что количество атомов углерода и кислорода одинаково.

• Все моносахариды существуют в d- и l-формах, за исключением дигидроксиацетона.

• Структура может быть кольцевой или прямой.

• Шестичленные кольца известны как пираноза, а пятичленные кольца — фураноза.

• Пример — глюкоза, фруктоза, галактоза, манноза.

Фруктоза Формула:

Фруктоза является изомером глюкозы. Его химическая формула — C6h22O6. В этой формуле C представляет собой углерод, H представляет собой водород и O представляет собой кислород.

Структура фруктозы

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Структура фруктозы с прямой цепью

[Изображение будет скоро загружено]

Химическая формула глюкозы

Глюкоза является изомером фруктозы и эпимером галактозы и маннозы.Его химическая формула — C6h22O6. В химической формуле глюкозы C представляет собой углерод, H представляет собой водород и O представляет собой кислород.

Структура глюкозы

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Структура глюкозы с прямой цепью

[Изображение будет скоро загружено]

Олигосахариды

• Это углеводы, которые при гидролизе дают от 2 до 10 моносахаридов.

• В олигосахаридах моносахариды связаны вместе гликозидными связями.

• Далее их можно разделить на дисахариды, трисахариды, тетрасахариды и пентасахариды.

• Пример: сахароза, мальтоза и лактоза.

Сахароза

• Сахароза — дисахарид глюкозы и фруктозы.

• Сахароза называется тростниковым сахаром, столовым сахаром или товарным сахаром.

• Сахароза также известна как инвертный сахар.

• Это невосстанавливающий сахар.

• Направление гликозидной связи в сахарозе составляет 1-2 дюйма.

• Его молекулярная масса составляет 342,3 г / моль.

Формула сахарозы

Сахар, сахароза и тростниковый сахар — это одна и та же молекула. Химическая формула сахарозы — C12h32O11. В молекулярной формуле сахара C представляет собой углерод, H представляет собой водород и O представляет собой кислород. 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода объединяются в одну молекулу сахарозы.

Структура сахарозы

[Изображение будет загружено в ближайшее время]

Полисахариды

Полисахарид состоит из большого количества моносахаридных единиц. Они нерастворимы в природе и не имеют сладкого вкуса. Пример: крахмал и целлюлоза.

Заключение

Молекула сахара — это простой углевод, растворимый в воде и сладкий на вкус. углеводы можно разделить на три типа: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.Химическая формула сахара — C12h32O11, формула фруктозы — C6h22O6, а химическая формула глюкозы — C6h22O6.

Химическая формула глюкозы: функция, структура, молекула C₆H₁₂O₆

Глюкоза Химическая формула: Углеводы — это питательная категория сахаров и молекул, которые наш организм расщепляет для образования простых сахаров. В зависимости от сложности структуры углеводы делятся на простые и сложные сахара. Глюкоза — это простой углевод, который действует как важный источник энергии для живых существ.

Молекула глюкозы состоит из шести атомов углерода и альдегидной группы. Это моносахарид с химической формулой \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}. \) Глюкоза — это Самый важный углевод в растениях и животных, поскольку клетки используют его в качестве источника энергии при фотосинтезе и дыхании. Он также является основным источником топлива для мозга. Молекула глюкозы существует в двух изомерных формах: \ ({\ rm {D}} \) — глюкоза и \ ({\ rm {L}} \) — глюкоза. Глюкоза содержится в продуктах, богатых углеводами, таких как фрукты, мед, сахар и т. Д.Это основной источник свободного сахара, циркулирующего в кровотоке высших животных. В этой статье мы подробно рассмотрим структуру, свойства и использование глюкозы.

Изучите формулу лимонной кислоты здесь

Химическая формула и структура глюкозы

Термин «глюкоза» происходит от греческого слова «гликыс», что означает «сладкий». Это простые сахара. Химическая формула глюкозы: \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}. \) Она также известна как ‘ альдогексоза », потому что она содержит шесть атомов углерода и альдегидную группу.Молекула глюкозы может существовать в двух формах: с открытой цепью (ациклическая) и кольцевая (циклическая).

Циклизация молекулы глюкозы является результатом внутримолекулярной реакции между атомом углерода альдегида и гидроксильной группой \ ({\ rm {C}} — 5 \) с образованием полуацеталя. И циклическая, и ациклическая формы существуют в равновесии, и при \ ({\ rm {pH}} \) \ (7, \) циклическая форма является преобладающей. Глюкозу также называют глюкопиранозой, потому что кольцо содержит пять атомов углерода и один атом кислорода, что напоминает структуру пирана.В своей циклической форме каждый углерод связан с боковой гидроксильной группой, а пятый атом углерода связан с шестым атомом углерода вне кольца, образуя \ ({\ rm {C}} {{\ rm {H}} _ 2 } {\ rm {OH}} \) группа.

Доказательства, определяющие структуру глюкозы

• 1. Образование н-гексана при длительном нагревании \ ({\ rm {HI}} \) с глюкозой указывает на то, что все шесть атомов углерода присутствуют в прямой цепи.
• 2. Наличие карбонильной группы в глюкозе было доказано образованием оксима, когда глюкоза реагирует с гидроксиламином и циангидринами при присоединении к нему цианистого водорода.
• 3. Окисление глюкозы мягким окислителем, таким как бромная вода, до карбоновой кислоты, содержащей шесть атомов углерода, указывает на то, что карбонильная группа присутствует в форме альдегидной группы.
• 4. Ацетилирование глюкозы уксусной кислотой дает пентаацетат глюкозы. Это подтверждает наличие групп \ (- {\ rm {OH}} \).
• 5. На присутствие первичного спирта в глюкозе указывает образование дикарбоновой кислоты и сахарной кислоты при окислении азотной кислотой.4} = 16 \) оптических стереоизомеров. Основываясь на своей стереоизомерии, глюкоза делится на два типа: \ ({\ rm {L}} \) — глюкоза и \ ({\ rm {D}} \) — глюкоза. Это можно понять так: в модели проекции Фишера, если мы поместим наиболее окисленный углерод вверху, тогда группа \ (- {\ rm {OH}} \) внизу хирального углерода, направленного вправо, будет ‘\ ({\ rm {D}} \) — Глюкоза’ и группа \ (- {\ rm {OH}} \) в нижней части кирального углерода, направленного влево, — это ‘\ ({\ rm {L }} \) — Глюкоза. ‘Некоторые другие важные углеводы включают \ ({\ rm {D}} \) — глюкозу (Glu), \ ({\ rm {D}} \) — галактозу (Gal) и \ ( {\ rm {D}} \) — манноза (Человек).Все эти восемь изомеров (включая саму глюкозу), т.е. среди двух групп \ (16 \) стереоизомеров, все являются диастереоизомерами.
  Аномеры

  Когда глюкоза циклизуется в полуацетальное кольцо, образуется дополнительный асимметричный центр в \ ({\ rm {C}} — 1 \), этот углерод известен как аномерный атом углерода, и образуются две кольцевые структуры, которые известные как аномеры, могут называться \ ({\ rm {\ alpha}} — {\ rm {D}} — \) глюкопираноза и \ ({\ rm {\ beta}} — {\ rm {D}} — \) Глюкопираноза.Структурно они различаются ориентацией гидроксильной группы, связанной с \ ({\ rm {C}} — 1 \) в кольце. Ключевое различие между \ ({\ rm {\ alpha}} \) и \ ({\ rm {\ beta}} \) глюкозой состоит в том, что в альфа-глюкозе гидроксильная группа \ (\ left ({- {\ rm {OH}}} \ right), \), присутствующий на первом атоме углерода молекулы, находится на стороне, противоположной стороне \ ({\ rm {C}} {{\ rm {H}} _ 2} {\ rm {OH}} \), а в бета-глюкозе гидроксильная группа \ (\ left ({- {\ rm {OH}}} \ right) \) присутствует на первом атоме углерода, который присутствует на той же стороне группы \ ({\ rm {C}} {{\ rm {H}} _ 2} {\ rm {OH}} \).\ circ {\ rm {C}} \) Вкус Сладкий вкус Растворимость Растворим в воде и уксусной кислоте.

  Производство глюкозы в живых организмах

  • 1. Фотосинтез — Растения вырабатывают глюкозу в качестве пищи в присутствии углекислого газа, воды и солнечного света. Это основной источник энергии для растений, а также кислорода в окружающей среде. Химическая реакция, участвующая в фотосинтезе:
  • \ (6 \, {\ rm {C}} {{\ rm {O}} _ 2} + 6 \, {{\ rm {H}} _ 2} {\ rm { O}} \ to {{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6} + 6 \, {{\ rm {O}} _2} \)
  • 2.Гликогенолиз — У животных гликоген, основной углевод, хранящийся в печени и мышечных клетках животных, расщепляется на простые молекулы глюкозы, чтобы обеспечить немедленную энергию и поддерживать уровень глюкозы в крови во время голодания.

  Использование глюкозы

  • 1. Глюкоза — важный ингредиент для поддержания уровня энергии в организме. Клеткам в нашем организме требуется определенное количество глюкозы для правильного функционирования. Красные кровяные тельца превращают глюкозу в энергию.Нейроны, присутствующие в головном мозге, нуждаются в постоянном поступлении глюкозы для выполнения различных процессов, таких как мышление, запоминание и обучение. Следовательно, мозгу требуется максимальное количество глюкозы среди всех органов тела.
  • 2. Гипогликемия (низкий уровень сахара в крови) чаще всего встречается у диабетиков. Глюкоза помогает вернуть нормальный уровень сахара в крови.
  • 3. Глюкоза — мгновенный источник энергии. Таким образом, спортсмены принимают глюкозу во время интенсивных физических нагрузок, чтобы избежать усталости.
  • 4. Глюкоза используется в качестве первой линии лечения «гиперкалиемии», которая вызывает повышенный уровень калия в организме.

  Резюме

  Химическая формула глюкозы: \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}. \) Молекула глюкозы также известный как альдогексоза; он состоит из шести атомов углерода и альдегидной группы. Это моносахарид. Основываясь на стереоизомерии, глюкоза делится на два типа: \ ({\ rm {L}} \) — глюкоза и \ ({\ rm {D}} \) — глюкоза. Глюкоза — это основной вид сахара, присутствующий в крови, и основной источник энергии для организма.Мы получаем глюкозу из продуктов, которые едим, особенно из углеводов. Кровь отвечает за перенос глюкозы в разные клетки. Уровень глюкозы в крови контролируется гормоном «инсулин» в организме. В качестве пищи растения производят глюкозу из углекислого газа, воды и солнечного света путем фотосинтеза. В организме животного глюкоза вырабатывается путем гликогенолиза. Следовательно, можно сделать вывод, что глюкоза — очень важное химическое вещество, необходимое для нашего выживания.

  Часто задаваемые вопросы о химической формуле глюкозы

  В.1. Что вы заметили в химической формуле глюкозы?
  Ответ: Химическая формула глюкозы: \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}. \) Это показывает, что молекула глюкозы состоит из шести атомов углерода и альдегидной группы; следовательно, он также известен как альдогексоза. Это моносахарид.

  Q.2. Назовите три факта о глюкозе?
  Ответ: Три факта о глюкозе:
  (i) Это основной источник энергии в организме живых организмов.
  (ii) Глюкоза — это разновидность углеводов (сахаров). Следовательно, это сладкий вкус.
  (iii) Повышенный уровень глюкозы в крови может вызвать диабет.

  Q.3. Как вы рассчитываете уровень глюкозы?
  Ответ: Уровень глюкозы в крови рассчитывается по скорости инфузии глюкозы (GIR) в (мг / кг-мин). Он рассчитывается по формуле:
  \ ({\ rm {GIR}} = \ frac {{{\ rm {Infusion}} \, {\ rm {Rate}} \ left ({\ frac {{{\ rm {mL}}}} {{{\ rm {hr}}}} \ right) \ times {\ rm {Dextrose}} \, \, {\ rm {концентрация}} \, \ left ({\ frac { {\ rm {g}}} {{{\ rm {dL}}}} \ right) \ times 1000 \ left ({\ frac {{{\ rm {mg}}}}} {{\ rm {g} }}} \ right)}} {{{\ rm {Weight}} \ left ({{\ rm {Kg}}} \ right) \ times 60 \ left ({\ frac {{{\ rm {min}}) }} {{{\ rm {hr}}}} \ right) \ times 100 \ left ({\ frac {{{\ rm {mL}}}} {{{\ rm {dL}}}}}} \ справа)}} \)

  В.4. Какова химическая формула и структура глюкозы?
  Ответ: Химическая формула глюкозы: \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}. \) Это содержит шесть атомов углерода в прямой цепи вместе с альдегидной группой. В нем также присутствуют гидроксильные группы. Его структура приведена ниже:

  Q.5. Как написать химическую формулу глюкозы?
  Ответ: Глюкоза также известна как альдогексоза. Его химическая формула: \ ({{\ rm {C}} _ ​​6} {{\ rm {H}} _ {12}} {{\ rm {O}} _ 6}.\) Это основной источник энергии в организме.

  Изучите все о формуле лактозы

  Мы надеемся, что эта статья «Химическая формула глюкозы» помогла вам. Если у вас есть какие-либо вопросы, оставьте комментарий ниже, и мы свяжемся с вами.

  288 Просмотры

  6.9: Расчет молекулярных формул для соединений

  Ниже мы видим два углевода: глюкозу и сахарозу. Сахароза почти в два раза больше глюкозы, хотя их эмпирические формулы очень похожи.Некоторые люди могут различать их по вкусу, но пробовать химические вещества — не лучший вариант. Лучший способ отличить глюкозу от сахарозы — это определить молярные массы — этот подход позволяет легко определить, какое соединение является каким.

  Молекулярные формулы

  Молекулярные формулы определяют вид и количество атомов каждого элемента, присутствующего в молекулярном соединении. Во многих случаях молекулярная формула совпадает с эмпирической формулой. Химическая формула всегда будет некоторым числом , кратным (\ (n \)) эмпирической формулы (т.е. целые кратные индексов эмпирической формулы).

  \ [\ text {Молекулярная формула} = n (\ text {Эмпирическая формула}) \]

  следовательно

  \ [n = \ dfrac {\ text {Молекулярная формула}} {\ text {Эмпирическая формула}} \]

  Целочисленное кратное, n, также можно получить путем деления молярной массы, \ (MM \), соединения на эмпирическую формулу массы, \ (EFM \) (молярная масса, представленная эмпирической формулой).

  \ [n = \ dfrac {MM (молярная масса)} {EFM (молярная масса по эмпирической формуле)} \]

  Таблица \ (\ PageIndex {1} \) показывает сравнение между эмпирической и молекулярной формулами метана, уксусной кислоты и глюкозы, а также различными значениями n.Молекулярная формула метана \ (\ ce {CH_4} \), и поскольку он содержит только один атом углерода, это также его эмпирическая формула. Однако иногда молекулярная формула представляет собой простое целое число, кратное эмпирической формуле. Уксусная кислота — это органическая кислота, которая является основным компонентом уксуса. Его молекулярная формула \ (\ ce {C_2H_4O_2} \). Глюкоза — это простой сахар, который клетки используют в качестве основного источника энергии. Его молекулярная формула \ (\ ce {C_6H_ {12} O_6} \). Структуры обеих молекул показаны на рисунке \ (\ PageIndex {2} \).Это очень разные соединения, но оба имеют одну и ту же эмпирическую формулу \ (\ ce {CH_2O} \).

  Таблица \ (\ PageIndex {1} \): Молекулярная формула и эмпирическая формула различных соединений.

  Название соединения	Молекулярная формула	Эмпирическая формула	n
  Метан	\ (\ ce {CH_4} \)	\ (\ ce {CH_4} \)	1
  Уксусная кислота	\ (\ ce {C_2H_4O_2} \)	\ (\ ce {CH_2O} \)	2
  Глюкоза	\ (\ ce {C_6H_ {12} O_6} \)	\ (\ ce {CH_2O} \)	6

  Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Уксусная кислота (слева) имеет молекулярную формулу \ (\ ce {C_2H_4O_2} \), а глюкоза (справа) имеет молекулярную формулу \ (\ ce {C_6H_ {12} О_6} \).Оба имеют эмпирическую формулу \ (\ ce {CH_2O} \).

  Эмпирические формулы могут быть определены на основе процентного содержания соединения, как описано в разделе 6.8. Чтобы определить его молекулярную формулу, необходимо знать молярную массу соединения. Химики используют инструмент, называемый масс-спектрометром, для определения молярной массы соединений. Чтобы перейти от эмпирической формулы к молекулярной формуле, выполните следующие действия:

  1. Рассчитайте по эмпирической формуле молярную массу (EFM) .
  2. Разделите молярную массу соединения на молярную массу, полученную по эмпирической формуле. Результат должен быть целым числом или очень близким к целому числу.
  3. Умножьте все индексы в эмпирической формуле на целое число, полученное на шаге 2. Результатом является молекулярная формула.

  Пример \ (\ PageIndex {1} \)

  Эмпирическая формула соединения бора и водорода: \ (\ ce {BH_3} \). Его молярная масса равна \ (27,7 \: \ text {г / моль} \). Определите молекулярную формулу соединения.

  Решение

  Этапы решения проблем	Определите молекулярную формулу \ (\ ce {BH_3} \).
  Определите «данную» информацию и то, что проблема просит вас «найти».	Дано: Эмпирическая формула \ (= \ ce {BH_3} \) Молярная масса \ (= 27,7 \: \ text {g / mol} \) Находка: молекулярная формула \ (=? \)
  Рассчитайте массу по эмпирической формуле (EFM).	\ [\ text {Молярная масса по эмпирической формуле (EFM)} = 13,84 \: \ text {г / моль} \ nonumber \]
  Разделите молярную массу соединения на массу по эмпирической формуле. Результат должен быть целым числом или очень близким к целому числу.	\ [\ frac {\ text {молярная масса}} {\ text {EFM}} = \ frac {27,7 г / моль} {13,84 г / моль} = 2 \ nonumber \]
  Умножьте все индексы в эмпирической формуле на целое число, полученное на шаге 2.Результатом является молекулярная формула.	\ [\ ce {BH_3} \ times 2 = \ ce {B_2H_6} \ nonumber \]
  Напишите молекулярную формулу.	Молекулярная формула соединения \ (\ ce {B_2H_6} \).
  Подумайте о своем результате.	Молярная масса молекулярной формулы соответствует молярной массе соединения.

  Упражнение \ (\ PageIndex {1} \)

  Витамин С (аскорбиновая кислота) содержит 40.92% C, 4,58% H и 54,50% O по массе. Экспериментально определенная молекулярная масса составляет 176 а.е.м. Каковы эмпирические и химические формулы аскорбиновой кислоты?

  Ответ Эмпирическая формула

  C ₃ H ₄ O ₃

  Ответ Молекулярная формула

  C ₆ H ₈ O ₆

  Учебник по химии углеводов или сахаров

  Учебник по химии углеводов или сахаров Больше бесплатных руководств Стать членом Члены Вход & тире; в Связаться с нами

  Хотите игры по химии, упражнения, тесты и многое другое?

  Вам необходимо стать членом AUS-e-TUTE!

  Ключевые концепции

  • Углеводы — это соединения углерода, водорода и кислорода.
  • Общая формула углеводов: C _x (H ₂ O) _y , или, C _x H _2y O _y .
  • Углеводы также известны как сахара или сахариды.
  • Самые распространенные простые углеводы содержат:

    ⚛ 5 атомов углерода (пентозы)
    ИЛИ
    ⚛ 6 атомов углерода (гексозы)

  • Моносахарид состоит из одного сахара (моно означает 1).
  • Дисахарид состоит из двух простых сахаров, химически соединенных вместе (ди означает 2).
  • Полисахарид состоит из множества простых сахаров, химически связанных вместе (поли означает множество).
  • Моносахариды содержат гидроксильную (спирт, ОН) функциональную группу.
  • Дисахариды и полисахариды содержат как гидроксильную (спирт, ОН) функциональную группу, так и эфирную или гликозидную связь (R-O-R ‘) между двумя простыми молекулами сахара.
  • Два моносахарида вступают в реакцию конденсации с образованием дисахарида и воды.

  Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
  Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

  Примеры углеводов

  Углеводы	Имя	Формула	Источник
  Моносахариды (простые сахара)	глюкоза	C 6 H 12 O 6	фруктов
  	фруктоза	C 6 H 12 O 6	фрукты, мед
  	галактоза	C 6 H 12 O 6	не встречающиеся в природе
  Дисахариды (двойные сахара)	сахароза (глюкоза + фруктоза)	C 12 H 22 O 11	сахарный тростник, сахарная свекла
  	лактоза (глюкоза + галактоза)	C 12 H 22 O 11	молоко
  	мальтоза (глюкоза + глюкоза)	C 12 H 22 O 11	прорастающее зерно
  Полисахариды	крахмал	— (C 6 H 10 O 5 ) — n	накопитель энергии в установках
  	гликоген	— (C 6 H 10 O 5 ) — n	Запас энергии у животных (печень и мышцы)
  	целлюлоза	— (C 6 H 10 O 5 ) — n	растительное волокно

  Структура моносахаридов

  Глюкоза, фруктоза и галактоза — изомеры, они имеют одинаковую химическую формулу (C ₆ H ₁₂ O ₆ ), но разные структуры.

  Глюкоза, фруктоза и галактоза являются примерами гексоз, простых сахаров, содержащих 6 атомов углерода.

  Структура дисахаридов

  Сахароза, лактоза и мальтоза — изомеры, они имеют одинаковую химическую формулу, C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ , но разные структуры.

  Простая или гликозидная связь соединяет 2 моносахарида с образованием дисахарида.

  Когда два моносахарида вступают в реакцию конденсации, продукты представляют собой дисахарид и молекулу воды.

  Структура полисахаридов

  Полисахариды — это полимеры моносахаридов.

  Крахмал, гликоген и целлюлоза — все полимеры глюкозы, но они отличаются друг от друга количеством глюкозных единиц в цепи, количеством разветвлений и положением гликозидной или эфирной связи.

  и nbsp	Крахмал	Гликоген	Целлюлоза
  Мономер	глюкоза	глюкоза	глюкоза
  Структура	2 компонента: (a) амилопектин: 3000-6000 единиц глюкозы (разветвленная, открытая структура) (b) амилоза: 60-300 единиц глюкозы (неразветвленная линейная структура)	более разветвленный, чем амилопектин, с открытой структурой	Относительно неразветвленный линейный полимер, содержащий ~ 3000 единиц глюкозы. Цепи, связанные водородными связями.
  Растворимость в воде	не растворим в холодной воде растворим в горячей воде (образует коллоид)	растворим в холодной воде (образует коллоид)	нерастворимый
  Найдено в	растений	животных	растений

  Предупреждение!

  Некоторое содержимое на этой странице не может быть отображено.

  Пожалуйста, включите JavaScript и всплывающие окна для просмотра всего содержимого страницы.

  © AUS-e-TUTE

  www.ausetute.com.au

  Молекула глюкозе — химические и физические свойства

  Шариковая молекула глюкозы, модель

  Для просмотра молекулы глюкозы в 3D — >> в 3D с Jsmol

  Глюкоза простой моносахаридный сахар, один из самых важные углеводы и используется как источник энергии у животных и растений.Глюкоза одна основных продуктов фотосинтеза и запусков дыхание. Естественная форма (D-глюкоза) также именуется декстрозой , особенно в пищевой промышленности.

  Проекция Хауорта представление структуры глюкозы

  Глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) представляет собой гексозу — моносахарид, содержащий шесть атомы углерода.Глюкоза — альдегид (содержит группа -CHO). Пять атомов углерода плюс кислород атома образует петлю, называемую «пиранозным кольцом», наиболее устойчивая форма для шестиуглеродных альдоз. В этом кольцо, каждый углерод связан с гидроксилом и водородом боковые группы за исключением пятого атома, который связан с 6-м атомом углерода вне кольца, образуя группу CH ₂ OH. Эта кольцевая структура существует в равновесии с более реактивным ациклическим форма, что составляет 0.0026% при pH 7.

  Глюкоза — повсеместное топливо в биологии. Мы можем порассуждать о причинах, по которым глюкоза, а не другой моносахарид, такой как фруктоза, так широко используется. Глюкоза может образовывать из формальдегида в абиотических условиях, поэтому он вполне мог быть доступен примитивным биохимическим системы. Наверное, важнее для продвинутой жизни низкая тенденция глюкозы, по сравнению к другим гексозным сахарам, чтобы неспецифически реагировать с аминогруппами белков.Эта реакция (гликозилирование) снижает или разрушает функцию многих ферментов. Низкая скорость гликозилирования связано с тем, что глюкоза предпочитает менее реактивные циклический изомер. В дыхании через серию ферментативно-катализируемых реакций глюкоза окисляется со временем образовывать углекислый газ и воду, выделяя энергию, в основном в виде АТФ.

  химически соединены вместе, глюкоза и фруктоза образуют сахарозу.Крахмал, целлюлоза и гликоген — это обычная глюкоза. полимеры (полисахариды).

  Возникло старое название декстроза потому что раствор D-глюкозы вращается поляризованным свет направо. В том же духе D-фруктоза была названа «левулозой». потому что раствор левулозы вращается поляризованным свет слева.

  Изомерия

  Есть два энантиомера (зеркальные изомеры) сахара — D-глюкоза и L-глюкоза, но в живых организмах только Обнаружен D-изомер.Кольцевая структура может образовывать двумя разными способами, давая ± (альфа) глюкоза и ² (бета) глюкоза. Конструктивно, они различаются ориентацией гидроксила группа, связанная с первым углеродом в кольце. Форма ± имеет гидроксильную группу «внизу». водород (как молекула обычно нарисовано, как на рисунке выше), а ² форма имеет гидроксильную группу «над» водородом.Эти две формы взаимно преобразуются в масштабе времени часов в водном растворе с соотношением ±: ² 36:64, в процессе, называемом мутаротация .

  Синтез

  1. Продукт фотосинтеза у растений и некоторых прокариот.
  2. Образуется в печени распадом запасов гликогена (глюкоза полимеры).
  3. синтезируется в печени и почки из промежуточных продуктов.

  Внешние ссылки

  Глюкоза — Энциклопедия Нового Света

  Глюкоза
  Химическое название	6- (гидроксиметил) оксан-2,3,4,5-тетрол
  Синоним D-глюкозы	декстроза
  Разновидности D-глюкозы	α-D-глюкоза; β-D-глюкоза
  Сокращения	Glc
  Химическая формула	C 6 H 12 O 6
  Молекулярная масса	180.16 г моль −1
  Температура плавления	α-D-глюкоза: 146 ° C β-D-глюкоза: 150 ° C
  Плотность	1,54 г / см -3
  Номер CAS	50-99-7 (D-глюкоза)
  Номер CAS	921-60-8 (L-глюкоза)
  УЛЫБКИ	С (C1C (C (C (C (O1) O) O) O) O) O

  Глюкоза (Glc) представляет собой моносахарид (или простой сахар ) с химической формулой C ₆ H ₁₂ O ₆ .Это основной свободный сахар, циркулирующий в крови высших животных, и предпочтительное топливо для мозга и нервной системы, а также для красных кровяных телец (эритроцитов).

  Как универсальный субстрат (молекула, на которую действует фермент) для производства клеточной энергии, глюкоза играет центральную роль в метаболизме всех форм жизни. Это один из основных продуктов фотосинтеза, процесса, с помощью которого фотоавтотрофы, такие как растения и водоросли, преобразуют энергию солнечного света в потенциальную химическую энергию, которая будет использоваться клеткой.Глюкоза также является основной отправной точкой для клеточного дыхания, в котором химические связи богатых энергией молекул, таких как глюкоза, преобразуются в энергию, используемую для жизненных процессов.

  Глюкоза выделяется как яркий пример сложной взаимосвязи растений и животных: растение улавливает солнечную энергию в молекулу глюкозы, преобразует ее в более сложную форму (крахмал или целлюлозу), которую съедают животные, которые восстанавливают исходную единицы глюкозы доставляют ее в свои клетки и в конечном итоге используют накопленную солнечную энергию для собственного метаболизма.Дойные коровы, например, пасутся на траве как на источнике целлюлозы, которую они расщепляют до глюкозы с помощью своих четырехкамерных желудков. Затем часть этой глюкозы переходит в молоко, которое мы пьем.

  Поскольку глюкоза жизненно важна для человеческого организма и мозга, важно поддерживать довольно постоянный уровень глюкозы в крови. Для людей с сахарным диабетом, заболеванием, при котором уровень глюкозы в крови становится слишком высоким, личная ответственность (то есть самоконтроль) является ключом к лечению. Для диабета обычно существует комплексная программа лечения, включающая определенную диету, упражнения, лекарства, управление стрессом и другие элементы (UW Medicine 2006).

  Все основные пищевые углеводы содержат глюкозу либо в качестве единственного строительного материала, либо в сочетании с другим моносахаридом, например, сахарозой («столовый сахар») и лактозой, основным сахаром, содержащимся в молоке.

  Природная форма глюкозы ( D -глюкоза) также называется декстрозой , особенно в пищевой промышленности.

  Структура глюкозы

  Модель глюкозы, заполняющая пространство

  Открытоцепочечная форма D -глюкоза.

  Сахара классифицируются по двум свойствам: (1) количество атомов углерода и (2) тип функциональной группы (альдегидная или кетонная группа). Глюкоза, которая имеет шесть атомов углерода (т.е. это гексозный сахар) и содержит альдегидную группу (-CHO), поэтому называется альдогексозой .

  Молекула глюкозы может существовать в форме с открытой цепью (ациклической) и кольцевой (циклической) форме. В растворе и при нейтральном pH в равновесии преобладает циклическая форма.Когда глюкоза существует в циклической форме, функциональная группа не является свободной, что делает молекулу менее реакционной. Это предпочтение менее реакционноспособной кольцевой формы предлагает возможное объяснение решающего и широко распространенного использования глюкозы в метаболизме в отличие от другого моносахарида, такого как фруктоза (Fru). Низкая тенденция глюкозы по сравнению с другими гексозными сахарами неспецифически реагировать с аминогруппами белков может объяснить ее важность для пожилых людей.

  Изомеры

  Глюкоза имеет четыре оптических центра, что означает, что теоретически глюкоза может иметь (4²-1) = 15 оптических стереоизомеров.Только семь из них содержатся в живых организмах, и из них галактоза (Gal) и манноза (Man) являются наиболее важными. Все эти восемь изомеров (включая саму глюкозу) являются диастереоизомерами по отношению друг к другу (т.е. они не являются зеркальными отображениями), и все они принадлежат к серии D .

  Природные источники глюкозы

  • Преобразование световой энергии в химическую . Глюкоза является одним из продуктов фотосинтеза растений и водорослей, а также некоторых бактерий и простейших.
  • Распределение форм хранения глюкозы . Глюкозу можно получить путем расщепления гликогена, формы хранения глюкозы у животных и грибов, с помощью процесса, известного как гликогенолиз. Гликоген — это вспомогательный источник энергии, который используется и превращается обратно в глюкозу, когда возникает потребность в энергии. В растениях глюкоза хранится в виде крахмала.
  • Синтез глюкозы из неуглеводных . Когда глюкоза не поступает с пищей и запасы гликогена истощены, животные могут также синтезировать глюкозу в печени и (в меньшей степени) в почках из неуглеводных промежуточных продуктов.Лактат из активных скелетных мышц, аминокислоты из белка в рационе или белок в мышцах и глицерин, полученный при расщеплении жиров , могут способствовать синтезу глюкозы (глюконеогенез).

  Функции глюкозы

  Поскольку клеточная мембрана проницаема для глюкозы, клетка не может накапливать чистую глюкозу до любой более высокой концентрации, чем присутствует в кровотоке. Тем не менее клетки накапливают глюкозу, поскольку фермент химически модифицирует молекулу глюкозы путем добавления фосфатной группы (фосфорилирование).Поскольку клеточная мембрана непроницаема для этой модифицированной формы, называемой глюкозо-6-фосфат , процесс эффективно «улавливает» глюкозу внутри клетки, позволяя извлекать больше глюкозы из кровотока. В свою очередь, глюкозо-6-фосфат может использоваться для выполнения трех основных функций, в зависимости от конкретных условий внутри клетки и общих потребностей организма:

  Глюкоза — основной источник энергии

  Глюкоза — повсеместное топливо в биологии. Когда требуется химическая энергия, глюкоза окисляется до пирувата в процессе, известном как гликолиз, который является источником энергии для определенных организмов, называемых облигатными анаэробами , которые не могут использовать кислород для обмена веществ.Однако у аэробных организмов пируват обычно продолжает реакции цикла лимонной кислоты (TCAC) и цепи переноса электронов, образуя CO ₂ и воду. Эти более поздние реакции производят примерно в 18 раз больше энергии, чем гликолиз, в основном в форме АТФ.

  Глюкоза участвует в синтезе неуглеводных веществ

  Глюкоза и ее метаболиты также могут быть мобилизованы, когда необходимы углеродные скелеты. То есть глюкоза также участвует в синтезе сложных молекул (анаболизм) в дополнение к своей роли в катаболических путях, которые расщепляют молекулы на более мелкие компоненты.Например, глюкозо-6-фосфат может вступать в пентозофосфатный путь, который генерирует пятиуглеродную (пентозную) сахарную рибозу для синтеза нуклеотидов, строительных блоков нуклеиновых кислот ДНК и РНК.

  В растениях и большинстве животных (за исключением морских свинок и приматов, таких как люди) глюкоза является предшественником для производства витамина С (аскорбиновой кислоты). Полимеры глюкозы также могут быть связаны с белками (с образованием гликопротеинов) или липидами (с образованием гликолипидов). Добавление сахарных цепей может помогать белкам складываться в их характерную трехмерную структуру, повышать стабильность белков и мембранных липидов или действовать как сайты узнавания для определенных химических веществ.

  Глюкоза входит в состав других углеводов

  Когда в организме имеется большое количество АТФ и глюкозы, он может синтезировать один или несколько обычных полимеров глюкозы (полисахаридов): гликоген для животных и крахмал и целлюлозу для растений. В то время как гликоген и крахмал служат молекулами хранения энергии, целлюлоза играет в первую очередь структурную роль в зеленых растениях.

  Регулирование уровня глюкозы в крови

  Учитывая важность глюкозы как предпочтительного топлива для мозга, постоянный уровень глюкозы в крови (который обычно находится в пределах 4.4 мМ и 6,7 мМ у взрослого человека мужского пола) должны поддерживаться для здоровья и выживания.

  Концентрация глюкозы в крови в основном регулируется действием гормонов. В частности, гормон инсулин направляет поток глюкозы из крови в клетки печени, мышц и жировых отложений. Он также способствует усиленному синтезу гликогена, когда потребность в энергии удовлетворена (например, после еды). Когда уровень глюкозы в крови падает (например, через несколько часов после еды), глюкагон и адреналин (также известный как адреналин ) извлекают глюкозу из формы хранения в виде гликогена в печени и мышечной ткани.Низкий уровень инсулина в этом состоянии также означает, что поступление глюкозы в мышечные и жировые клетки уменьшается, так что эти клетки переключаются на использование неуглеводного топлива.

  Печень является основным местом контроля уровня глюкозы в крови, обладающим способностью реагировать на гормональные сигналы, указывающие на пониженный или повышенный уровень глюкозы в крови. Одна из самых важных функций печени — производить глюкозу для циркуляции.

  Низкий уровень глюкозы в крови (гипогликемия) может привести к нарушению работы центральной нервной системы, что может проявляться головокружением, проблемами речи или даже потерей сознания.

  Гипергликемия (повышенный уровень сахара в крови), характерная для сахарного диабета, указывает на перепроизводство глюкозы клетками печени, сопровождающееся неспособностью других клеток использовать глюкозу. Выживание пациентов с сахарным диабетом 1 типа зависит от внешних источников инсулина, поскольку (в большинстве случаев) их аутоиммунная система разрушает клетки поджелудочной железы, которые выделяют инсулин. Пациенты с более распространенным сахарным диабетом 2 типа могут иметь относительно низкую продукцию инсулина или устойчивость к его эффектам.

  Промышленное производство

  Глюкоза коммерчески производится путем расщепления крахмала в процессе, катализируемом ферментами, который называется гидролизом (химическая реакция, при которой молекула расщепляется на две части путем добавления воды). Ферментативный процесс состоит из двух стадий:

  • В течение одного-двух часов при температуре около 100 ° C ферменты расщепляют крахмал на более мелкие углеводы, содержащие в среднем 5-10 единиц глюкозы каждый.
  • На втором этапе, известном как осахаривание , частично гидролизованный крахмал полностью гидролизуется до глюкозы с использованием фермента глюкоамилазы из грибка Aspergillus niger .Типичные условия реакции: pH 4,0–4,5, 60 ° C и концентрация углеводов 30–35 процентов по массе. В этих условиях крахмал может быть преобразован в глюкозу с выходом 96 процентов через один-четыре дня.

  Полученный раствор глюкозы затем очищают фильтрованием и концентрируют в многоцелевом испарителе. Наконец, твердую D-глюкозу получают путем повторной кристаллизации.

  Многие сельскохозяйственные культуры могут использоваться в качестве источников крахмала при коммерческом производстве глюкозы, включая кукурузу, рис, пшеницу, картофель, маниоку, аррорут и саго.В Соединенных Штатах кукурузный крахмал (из кукурузы) используется почти исключительно.

  Список литературы

  • Штрайер, Люберт. 1995. Биохимия , 4-е издание. Нью-Йорк: W. H. Freeman & Company. ISBN 071673687X
  • Американская диабетическая ассоциация. Основы диабета. Проверено 10 августа, 2016.
  ,
  .

  Кредиты

  Энциклопедия Нового Света Писатели и редакторы переписали и завершили статью Википедия в соответствии со стандартами New World Encyclopedia .Эта статья соответствует условиям лицензии Creative Commons CC-by-sa 3.0 (CC-by-sa), которая может использоваться и распространяться с указанием авторства. Кредит предоставляется в соответствии с условиями этой лицензии, которая может ссылаться как на участников Энциклопедии Нового Света, участников, так и на самоотверженных добровольцев Фонда Викимедиа. Чтобы процитировать эту статью, щелкните здесь, чтобы просмотреть список допустимых форматов цитирования. История более ранних публикаций википедистов доступна исследователям здесь:

  История этой статьи с момента ее импорта в энциклопедию Нового Света :

  Примечание. Некоторые ограничения могут применяться к использованию отдельных изображений, на которые распространяется отдельная лицензия.

  Молекула глюкозы — химические и физические свойства

  Глюкоза (Glc), моносахарид (или простой сахар), является наиболее важным углеводом в биологии. Клетка использует его как источник энергии и промежуточное звено метаболизма. Глюкоза является одним из основных продуктов фотосинтеза и запускает клеточное дыхание как у прокариот, так и у эукариот.

  Два изомера сахаров альдогексозы известны как глюкоза, только один из которых (D-глюкоза) является биологически активным. Эта форма (D-глюкоза) часто упоминается как декстроза , ( моногидрат декстрозы, ), особенно в пищевой промышленности. В этой статье рассматривается D-форма глюкозы. Зеркальное отображение молекулы L-глюкозы не может использоваться клетками.

  Глюкоза
  Химическое название	6- (гидроксиметил) оксан-2,3,4,5-тетрол
  Синоним D-глюкозы	декстроза
  Разновидности D-глюкозы	Î ± -D-глюкоза; β -D-глюкоза
  Сокращения	Glc
  Химическая формула	C6h22O6
  Молекулярная масса	180.16 г моль-1
  Температура плавления	Î ± -D-глюкоза: 146 ° C β -D-глюкоза: 150 ° C
  Плотность	1,54 г / см3
  Номер CAS	50-99-7 (D-глюкоза)
  Номер CAS	921-60-8 (L-глюкоза)
  УЛЫБКИ	C (C1C (C (C (C (O1) O) O) O) O) O

  Строение

  Глюкоза (C6h22O6) содержит шесть атомов углерода и альдегидную группу и поэтому называется альдогексозой.Молекула глюкозы может существовать в форме с открытой цепью (ациклической) и кольцевой (циклической) (в равновесии), причем последняя является результатом внутримолекулярной реакции между атомом С альдегида и гидроксильной группой С-5 с образованием внутримолекулярного полуацетала. . В водном растворе обе формы находятся в равновесии, а при pH 7 преобладает циклическая. Поскольку кольцо содержит пять атомов углерода и один атом кислорода, что напоминает структуру пирана, циклическая форма глюкозы также упоминается как глюкопираноза.В этом кольце каждый углерод связан с боковой гидроксильной группой, за исключением пятого атома, который связан с шестым атомом углерода вне кольца, образуя группу Ch3OH.

  Изомеры

  Сахар альдогексозы имеет 4 хиральных центра, что дает 24 = 16 оптических стереоизомеров. Они разделены на две группы, L и D, по 8 сахаров в каждой. Глюкоза — один из этих сахаров, а L и D-глюкоза — два стереоизомера.Только 7 из них обнаружены в живых организмах, из которых наиболее важными являются D-глюкоза (Glu), D-галактоза (Gal) и D-манноза (Man). Все эти восемь изомеров (включая саму глюкозу) являются диастереоизомерами по отношению друг к другу и принадлежат к D-серии.

  Дополнительный асимметричный центр в C-1 (называемый аномерный атом углерода ) создается, когда глюкоза циклизуется, и могут образовываться две кольцевые структуры, называемые аномерами — ± -глюкоза и β -глюкоза.Они различаются структурно ориентацией гидроксильной группы, связанной с C-1 в кольце. Когда D-глюкоза изображена в виде проекции Хауорта, обозначение ± означает, что гидроксильная группа, присоединенная к C-1, находится ниже плоскости кольца, β означает, что она выше. Формы ± и ² ² взаимно преобразуются в течение нескольких часов в водном растворе до окончательного стабильного отношения Î ± : ² 36:64 в процессе, называемом мутаротацией .

  Глюкоза, переходящая из проекции Фишера в проекцию Хаворта.

  Проекция Фишера цепной формы D-глюкозы

  Цепная форма D-глюкозы

  Î ± -D-глюкопираноза

  ² -D-глюкопираноза

  Производство

  Натуральный

  1. Глюкоза — один из продуктов фотосинтеза у растений и некоторых прокариот.
  2. У животных и грибов глюкоза является результатом распада гликогена, процесса, известного как гликогенолиз. В растениях субстрат разложения — крахмал.
  3. У животных глюкоза синтезируется в печени и почках из неуглеводных промежуточных продуктов, таких как пируват и глицерин, в процессе, известном как глюконеогенез.

  Коммерческий

  Глюкоза коммерчески производится путем ферментативного гидролиза крахмала.В качестве источника крахмала можно использовать многие культуры. Кукуруза, рис, пшеница, картофель, маниока, аррорут и саго используются в различных частях мира. В Соединенных Штатах кукурузный крахмал (из кукурузы) используется почти исключительно.

  Этот ферментативный процесс состоит из двух стадий. В течение 1-2 часов при температуре около 100 ° C эти ферменты гидролизуют крахмал до более мелких углеводов, содержащих в среднем 5-10 единиц глюкозы каждый. Некоторые варианты этого процесса кратковременно нагревают крахмальную смесь до 130 ° C или выше один или несколько раз.Эта термообработка улучшает растворимость крахмала в воде, но дезактивирует фермент, и свежий фермент необходимо добавлять в смесь после каждого нагревания.

  На втором этапе, известном как «осахаривание», частично гидролизованный крахмал полностью гидролизуется до глюкозы с использованием фермента глюкоамилазы из грибка Aspergillus niger . Типичными условиями реакции являются pH 4,0-4,5, 60 ° C и концентрация углеводов 30-35% по массе. В этих условиях крахмал может быть преобразован в глюкозу с выходом 96% через 14 дней.Еще более высокие выходы могут быть получены при использовании более разбавленных растворов, но этот подход требует более крупных реакторов и обработки большего объема воды и, как правило, неэкономичен. Затем полученный раствор глюкозы очищают фильтрованием и концентрируют в многоцелевом испарителе. Затем твердая D-глюкоза получается повторной кристаллизацией.

  Функция

  Мы можем размышлять о причинах, по которым глюкоза, а не другой моносахарид, такой как фруктоза (Fru), так широко используется в эволюции / экосистеме / метаболизме.Глюкоза может образовываться из формальдегида в абиотических условиях, поэтому она вполне могла быть доступна примитивным биохимическим системам. Вероятно, более важным для продвинутой жизни является низкая склонность глюкозы по сравнению с другими гексозными сахарами к неспецифическому взаимодействию с аминогруппами белков. Эта реакция (гликирование) снижает или разрушает функцию многих ферментов. Низкая скорость гликирования объясняется тем, что глюкоза предпочитает менее реакционноспособный циклический изомер. Тем не менее, многие долгосрочные осложнения диабета (например,(например, слепота, почечная недостаточность и периферическая невропатия), вероятно, связаны с гликированием белков или липидов. Напротив, регулируемое ферментами добавление глюкозы к белкам путем гликозилирования часто является важным для их функции.

  Как источник энергии

  Глюкоза — повсеместное топливо в биологии. Он используется в качестве источника энергии для большинства организмов, от бактерий до людей. Использование глюкозы может происходить либо путем аэробного, либо анаэробного дыхания (ферментации).Углеводы являются ключевым источником энергии для человеческого организма, благодаря аэробному дыханию, обеспечивая примерно 4 килокалории (17 килоджоулей) пищевой энергии на грамм. При распаде углеводов (например, крахмала) образуются моно- и дисахариды, большая часть которых — глюкоза. В результате гликолиза, а затем в реакциях цикла лимонной кислоты (TCAC) глюкоза окисляется с образованием CO2 и воды, выделяя энергию, в основном в форме АТФ. Реакция на инсулин и другие механизмы регулируют концентрацию глюкозы в крови.Высокий уровень сахара в крови натощак является признаком преддиабетических и диабетических состояний.

  Глюкоза при гликолизе

  Использование глюкозы в качестве источника энергии в клетках осуществляется посредством аэробного или анаэробного дыхания. Оба они начинаются на ранних этапах метаболического пути гликолиза. Первым этапом этого является фосфорилирование глюкозы гексокиназой, чтобы подготовить ее к более позднему расщеплению для получения энергии.

  Основной причиной немедленного фосфорилирования глюкозы гексокиназой является предотвращение диффузии из клетки.Фосфорилирование добавляет заряженную фосфатную группу, поэтому глюкозо-6-фосфат не может легко пересечь клеточную мембрану. Необратимые первые шаги метаболического пути являются обычными для регуляторных целей.

  Как предшественник

  Глюкоза имеет решающее значение в производстве белков и метаболизме липидов. Кроме того, у растений и большинства животных он является предшественником производства витамина С (аскорбиновой кислоты). Он модифицирован для использования в этих процессах путем гликолиза.Глюкоза используется в качестве прекурсора для синтеза нескольких важных веществ. Крахмал, целлюлоза и гликоген («животный крахмал») являются обычными полимерами глюкозы (полисахаридами). Лактоза, преобладающий сахар в молоке, представляет собой дисахарид глюкозы и галактозы. В сахарозе, другом важном дисахариде, глюкоза соединяется с фруктозой. Эти процессы синтеза также зависят от фосфорилирования глюкозы на первом этапе гликолиза.

  Источники и поглощение

  Все основные пищевые углеводы содержат глюкозу либо в качестве единственного строительного материала, как крахмал и гликоген, либо вместе с другим моносахаридом, как в сахарозе и лактозе.В просвете двенадцатиперстной кишки и тонкой кишки олиго- и полисахариды расщепляются на моносахариды панкреатическими и кишечными гликозидазами. Затем глюкоза транспортируется через апикальную мембрану энтероцитов с помощью SLC5A1, а затем через их базальную мембрану с помощью SLC2A2 (ref). Некоторая часть глюкозы направляется непосредственно в клетки мозга и эритроциты, а остальная часть попадает в печень и мышцы, где хранится в виде гликогена, и в жировые клетки, где хранится в виде жира.