Karbohidratların xassələri və quruluşu. Karbohidratların funksiyaları

2024 Müəllif: Angel Austin | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2023-12-17 05:16

İnsan orqanizmi, eləcə də digər canlılar üçün enerji lazımdır. Bunsuz heç bir proses gedə bilməz. Axı, hər bir biokimyəvi reaksiya, hər fermentativ proses və ya maddələr mübadiləsi mərhələsi enerji mənbəyinə ehtiyac duyur.

Ona görə də orqanizmə güc verən maddələrin həyat üçün əhəmiyyəti çox böyük və vacibdir. Bu maddələr nədir? Karbohidratlar, zülallar, yağlar. Onların hər birinin quruluşu fərqlidir, onlar kimyəvi birləşmələrin tamamilə fərqli siniflərinə aiddir, lakin onların funksiyalarından biri oxşardır - bədəni həyat üçün lazımi enerji ilə təmin edir. Sadalanan maddələrin bir qrupunu - karbohidratları nəzərdən keçirin.

Karbohidratların təsnifatı

Kəşf edildiyi gündən karbohidratların tərkibi və quruluşu adları ilə müəyyən edilmişdir. Həqiqətən də, erkən mənbələrə görə, bunun strukturunda su molekulları ilə əlaqəli karbon atomları olan birləşmələr qrupu olduğuna inanılırdı.

Daha hərtərəfli təhlil, eləcə də bu maddələrin müxtəlifliyi haqqında toplanmış məlumatlar, bütün nümayəndələrin yalnız belə bir tərkibə malik olmadığını sübut etməyə imkan verdi. Lakinbu xüsusiyyət hələ də karbohidratların strukturunu təyin edənlərdən biridir.

Bu birləşmələr qrupunun müasir təsnifatı aşağıdakı kimidir:

1. Monosaxaridlər (riboza, fruktoza, qlükoza və s.).
2. Oliqosakaridlər (biozlar, triozlar).
3. Polisaxaridlər (nişasta, sellüloza).

Həmçinin, bütün karbohidratları aşağıdakı iki böyük qrupa bölmək olar:

• bərpa edilir;
• bərpaedici deyil.

Hər qrupun karbohidrat molekullarının strukturu daha ətraflı nəzərdən keçiriləcək.

Monosaxaridlər: xüsusiyyətlər

Bu kateqoriyaya aldehid (aldozlar) və ya keton (ketozlar) qrupu və zəncir strukturunda 10-dan çox karbon atomu olmayan bütün sadə karbohidratlar daxildir. Əsas zəncirdəki atomların sayına baxsanız, monosaxaridləri aşağıdakılara bölmək olar:

• triozlar (qliseraldehid);
• tetrozlar (eritroza, eritroz);
• pentozlar (riboza və deoksiriboza);
• heksozlar (qlükoza, fruktoza).

Bütün digər nümayəndələr bədən üçün sadalananlar qədər vacib deyil.

Molekulların quruluşunun xüsusiyyətləri

Quruluşlarına görə monozlar həm zəncir şəklində, həm də siklik karbohidrat şəklində təqdim oluna bilər. Bu necə baş verir? Məsələ ondadır ki, birləşmədəki mərkəzi karbon atomu məhluldakı molekulun fırlana bildiyi asimmetrik mərkəzdir. L- və D-formalı monosaxaridlərin optik izomerləri belə əmələ gəlir. Haradadüz zəncir şəklində yazılmış qlükoza düsturunu aldehid qrupu (yaxud keton) zehni olaraq qavrayıb topa yuvarlaya bilər. Müvafiq tsiklik düstur alınacaq.

Monoz seriyasının karbohidratlarının kimyəvi quruluşu olduqca sadədir: bir zəncir və ya dövr təşkil edən bir sıra karbon atomları, hər birindən hidroksil qrupları və hidrogen atomları fərqli və ya eyni tərəfdə yerləşir. Eyniadlı bütün strukturlar bir tərəfdədirsə, D-izomeri, bir-birinin növbəsi ilə fərqlidirsə, L-izomeri əmələ gəlir. Qlükoza monosaxaridlərinin molekulyar formada ən ümumi nümayəndəsinin ümumi düsturunu yazsaq, o zaman belə görünəcək: _{. Üstəlik, bu qeyd fruktoza quruluşunu da əks etdirir. Axı kimyəvi cəhətdən bu iki monoza struktur izomerləridir. Qlükoza aldehid spirti, fruktoza isə keto spirtidir.}

Bir sıra monosaxaridlərin karbohidratlarının quruluşu və xassələri bir-biri ilə sıx bağlıdır. Həqiqətən də strukturun tərkibində aldehid və keton qruplarının olması səbəbindən onlar aldehid və keto spirtlərinə aiddir, bu da onların kimyəvi təbiətini və daxil ola bildikləri reaksiyaları müəyyən edir.

Beləliklə, qlükoza aşağıdakı kimyəvi xassələri nümayiş etdirir:

1. Karbonil qrupunun olması ilə əlaqədar reaksiyalar:

• oksidləşmə - "gümüş güzgü" reaksiyası;
• təzə çökdürülmüş mis (II) hidroksid - aldon turşusu ilə;
• güclü oksidləşdirici maddələr yalnız aldehidi deyil, həm də bir hidroksil qrupunu çevirərək iki əsaslı turşuları (aldarik) əmələ gətirə bilir;
• bərpa - polihidrik spirtlərə çevrilir.

2. Molekulda strukturu əks etdirən hidroksil qrupları da var. Qruplaşma datasından təsirlənən karbohidrat xüsusiyyətləri:

• alkilləşdirmə qabiliyyəti - efirlərin əmələ gəlməsi;
• asilləşmə - efirlərin əmələ gəlməsi;
• mis (II) hidroksid üçün keyfiyyət reaksiyası.

3. Qlükozanın yüksək spesifik xüsusiyyətləri:

• butirik;
• spirt;
• laktik turşu fermentasiyası.

Bədəndə yerinə yetirilən funksiyalar

Monozlar seriyasının karbohidratlarının quruluşu və funksiyası bir-biri ilə sıx bağlıdır. Sonuncu, ilk növbədə, canlı orqanizmlərin biokimyəvi reaksiyalarında iştirakdan ibarətdir. Bunda monosaxaridlər hansı rol oynayır?

1. Oliqo- və polisaxaridlərin istehsalı üçün əsas.
2. Pentozlar (riboza və deoksiriboza) ATP, RNT, DNT-nin əmələ gəlməsində iştirak edən ən mühüm molekullardır. Onlar da öz növbəsində irsi materialın, enerjinin və zülalın əsas təchizatçılarıdır.
3. İnsan qanında qlükoza konsentrasiyası osmotik təzyiqin və onun dəyişikliklərinin əsl göstəricisidir.

Oliqosakaridlər: quruluş

Bu qrupun karbohidratlarının strukturu tərkibində monosaxaridlərin iki (dioz) və ya üç (trioz) molekulunun mövcudluğuna qədər azalır. 4, 5 və ya daha çox strukturu (10-a qədər) ehtiva edənlər də var, lakin ən çox yayılmışları disakaridlərdir. Yəni hidroliz zamanıbirləşmələr parçalanaraq qlükoza, fruktoza, pentoza və s. Hansı birləşmələr bu kateqoriyaya aiddir? Tipik misal saxaroza (adi qamış şəkəri), laktoza (südün əsas komponenti), m altoza, laktuloza, izom altozadır.

Bu seriyanın karbohidratlarının kimyəvi quruluşu aşağıdakı xüsusiyyətlərə malikdir:

1. Ümumi molekulyar növ düsturu: C₁₂H₂₂O_11.
2. Disakarid strukturunda olan iki eyni və ya fərqli monoza qalıqları qlikozid körpüsündən istifadə edərək bir-birinə bağlanır. Bu birləşmənin təbiəti şəkərin azaldıcı qabiliyyətini müəyyən edəcək.
3. Disakkaridlərin azaldılması. Bu tip karbohidratların quruluşu aldehidin hidroksilləri ilə müxtəlif monos molekullarının hidroksil qrupları arasında qlikozid körpünün əmələ gəlməsindən ibarətdir. Bunlara daxildir: m altoza, laktoza və s.
4. Reduksiya etməyən - saxaroza tipik nümunəsi - aldehid strukturunun iştirakı olmadan yalnız müvafiq qrupların hidroksilləri arasında körpü yarandıqda.

Beləliklə, karbohidratların strukturu qısaca molekulyar formula kimi təqdim edilə bilər. Əgər təfərrüatlı təfərrüatlı struktura ehtiyac varsa, o zaman onu Fişerin qrafik proyeksiyalarından və ya Haworth düsturlarından istifadə etməklə təsvir etmək olar. Xüsusilə, iki siklik monomerlər (monozlar) ya fərqli, ya da eynidir (oliqosakkariddən asılı olaraq), qlikozid körpüsü ilə bir-birinə bağlıdır. Quraşdırarkən əlaqəni düzgün göstərmək üçün bərpa qabiliyyəti nəzərə alınmalıdır.

Disakkarid molekullarının nümunələri

Əgər tapşırıq: "Karbohidratların struktur xüsusiyyətlərinə diqqət yetirin" şəklindədirsə, onda disaxaridlər üçün əvvəlcə onun hansı monoz qalıqlarından ibarət olduğunu göstərmək daha yaxşıdır. Ən çox yayılmış növlər bunlardır:

• saxaroza - alfa-qlükoza və beta-fruktozadan hazırlanmışdır;
• m altoza - qlükoza qalıqlarından;
• cellobiose - iki D-formalı beta-qlükoza qalığından ibarətdir;
• laktoza - qalaktoza + qlükoza;
• laktuloza - qalaktoza + fruktoza və s.

Sonra, mövcud qalıqlara uyğun olaraq, qlikozid körpünün növünün aydın göstəricisi ilə struktur formul tərtib edilməlidir.

Canlı orqanizmlər üçün əhəmiyyəti

Disaxaridlərin rolu da çox önəmlidir, təkcə strukturu önəmli deyil. Karbohidratların və yağların funksiyaları ümumiyyətlə oxşardır. Əsas enerji komponentidir. Bununla belə, bəzi fərdi disaxaridlər üçün onların xüsusi mənası verilməlidir.

1. Saxaroza insan orqanizmində qlükozanın əsas mənbəyidir.
2. Laktoza məməlilərin ana südündə, o cümlədən qadınların südündə 8%-ə qədər olur.
3. Laktuloza tibbi istifadə üçün laboratoriyada alınır və süd məhsullarına əlavə edilir.

İnsan orqanizmində və digər canlılarda hər hansı disaxarid, trisaxarid və s. monozlar əmələ gətirmək üçün ani hidrolizdən keçir. İnsanların bu sinif karbohidratların xam, dəyişməmiş formada (çuğundur və ya qamış şəkəri) istifadə etməsinin əsasını məhz bu xüsusiyyət təşkil edir.

Polisaxaridlər: molekulların xüsusiyyətləri

Bu silsilənin karbohidratlarının funksiyaları, tərkibi və quruluşu canlıların orqanizmləri, eləcə də insanın təsərrüfat fəaliyyəti üçün böyük əhəmiyyət kəsb edir. Əvvəlcə hansı karbohidratların polisaxaridlər olduğunu öyrənməlisiniz.

Onların çoxu var:

• nişasta;
• qlikogen;
• murein;
• qlükomannan;
• selüloz;
• dekstrin;
• galaktomannan;
• muromin;
• pektik maddələr;
• amiloza;
• xitin.

Bu tam siyahı deyil, yalnız heyvanlar və bitkilər üçün ən əhəmiyyətli siyahıdır. Əgər "Bir sıra polisaxaridlərin karbohidratlarının struktur xüsusiyyətlərini qeyd edin" tapşırığını yerinə yetirirsinizsə, ilk növbədə onların məkan quruluşuna diqqət yetirməlisiniz. Bunlar qlikozid kimyəvi bağlarla çarpaz bağlanmış yüzlərlə monomer vahidindən ibarət çox həcmli, nəhəng molekullardır. Çox vaxt polisaxarid karbohidrat molekullarının quruluşu laylı tərkibdən ibarətdir.

Belə molekulların müəyyən təsnifatı var.

1. Homopolisaxaridlər - monosaxaridlərin eyni dəfələrlə təkrarlanan vahidlərindən ibarətdir. Monozlardan asılı olaraq onlar heksozlar, pentozlar və s. ola bilər (qlükanlar, mannanlar, qalaktanlar).
2. Heteropolisaxaridlər - müxtəlif monomer vahidləri tərəfindən əmələ gəlir.

Xətti məkan quruluşu olan birləşmələrə, məsələn, sellüloza daxil edilməlidir. Polisaxaridlərin əksəriyyəti budaqlanmış struktura malikdir - nişasta, qlikogen, xitin və s.

Canlıların orqanizmindəki rol

Bu karbohidratlar qrupunun strukturu və funksiyaları bütün canlıların həyat fəaliyyəti ilə sıx bağlıdır. Beləliklə, məsələn, ehtiyat qida şəklində olan bitkilər tumurcuğun və ya kökün müxtəlif hissələrində nişasta toplayır. Heyvanlar üçün əsas enerji mənbəyi yenə polisaxaridlərdir, onların parçalanması kifayət qədər çox enerji əmələ gətirir.

Karbohidratlar hüceyrənin quruluşunda çox mühüm rol oynayır. Bir çox həşərat və xərçəngkimilərin örtüyü xitindən, murein bakteriya hüceyrə divarının tərkib hissəsidir, sellüloza bitkilərin əsasını təşkil edir.

Heyvan mənşəli ehtiyat qida maddəsi glikogen molekulları və ya daha çox adlandırıldığı kimi, heyvan yağıdır. O, bədənin ayrı-ayrı hissələrində saxlanılır və təkcə enerji deyil, həm də mexaniki təsirlərə qarşı qoruyucu funksiyanı yerinə yetirir.

Əksər orqanizmlər üçün karbohidratların quruluşu böyük əhəmiyyət kəsb edir. Hər bir heyvanın və bitkinin biologiyası elədir ki, o, daimi, tükənməz enerji mənbəyi tələb edir. Və yalnız onlar bunu verə bilər və ən çox da polisaxaridlər şəklində. Beləliklə, metabolik proseslər nəticəsində 1 q karbohidratın tam parçalanması 4,1 kkal enerjinin ayrılmasına səbəb olur! Bu maksimumdur, daha çox əlaqə yoxdur. Buna görə karbohidratlar hər hansı bir insanın və heyvanın pəhrizində olmalıdır. Bitkilər isə özlərinin qayğısına qalırlar: fotosintez prosesində özlərində nişasta əmələ gətirir və onu saxlayırlar.

Karbohidratların ümumi xassələri

Yağların, zülalların və karbohidratların quruluşuümumiyyətlə oxşar. Axı, onların hamısı makromolekullardır. Hətta onların bəzi funksiyaları ümumi xarakter daşıyır. Planetin biokütləsinin həyatında bütün karbohidratların rolu və əhəmiyyəti ümumiləşdirilməlidir.

1. Karbohidratların tərkibi və quruluşu onların bitki hüceyrələrinin, heyvan və bakteriya membranlarının qabığı üçün tikinti materialı kimi istifadəsini, həmçinin hüceyrədaxili orqanoidlərin əmələ gəlməsini nəzərdə tutur.
2. Qoruyucu funksiya. O, bitki orqanizmləri üçün xarakterikdir və tikanların, tikanların və s. əmələ gəlməsində özünü göstərir.
3. Plastik rol - həyati vacib molekulların (DNT, RNT, ATP və s.) formalaşması.
4. Reseptor funksiyası. Polisaxaridlər və oliqosakaridlər hüceyrə membranı vasitəsilə daşınmaların aktiv iştirakçılarıdır, təsirləri tutan "mühafizəçilər"dir.
5. Enerji rolu ən əhəmiyyətlidir. Bütün hüceyrədaxili proseslər, eləcə də bütövlükdə bütün orqanizmin işi üçün maksimum enerji təmin edir.
6. Osmotik təzyiqin tənzimlənməsi - qlükoza buna nəzarət edir.
7. Bəzi polisaxaridlər ehtiyat qida maddəsinə, heyvanlar üçün enerji mənbəyinə çevrilir.

Beləliklə, yağların, zülalların və karbohidratların quruluşunun, onların funksiyalarının və canlı sistemlərin orqanizmlərindəki rolunun həlledici və həlledici əhəmiyyət kəsb etdiyi aydındır. Bu molekullar həyatın yaradıcısıdır, həm də onu qoruyur və dəstəkləyir.

Digər makromolekulyar birləşmələrlə karbohidratlar

Karbohidratların saf formada deyil, digər molekullarla birlikdə rolu da məlumdur. Bunlara ən çox rast gəlinənlər daxildirkimi:

• qlikozaminoqlikanlar və ya mukopolisaxaridlər;
• qlikoproteinlər.

Bu tip karbohidratların quruluşu və xassələri kifayət qədər mürəkkəbdir, çünki müxtəlif funksional qruplar kompleksdə birləşir. Bu tip molekulların əsas rolu orqanizmlərin bir çox həyat proseslərində iştirak etməkdir. Nümayəndələri: hialuron turşusu, xondroitin sulfat, heparan, keratan sulfat və başqaları.

Digər bioloji aktiv molekullarla polisaxaridlərin kompleksləri də var. Məsələn, glikoproteinlər və ya lipopolisakkaridlər. Onların mövcudluğu orqanizmin immunoloji reaksiyalarının formalaşmasında vacibdir, çünki onlar limfa sisteminin hüceyrələrinin bir hissəsidir.