탄수화물
탄수화물의 종류.
탄수화물은 다음과 같습니다.
1) 단당류
2) 올리고당
3) 복합탄수화물
전분12.jpg
주요 기능.
에너지.
플라스틱.
영양분 공급.
특정한.
보호.
규제.
화학적 특성
단당류는 알코올과 카르보닐 화합물의 특성을 나타냅니다.
산화.
a) 모든 알데히드와 마찬가지로 단당류의 산화는 상응하는 산을 생성합니다. 따라서 포도당이 산화은 수화물의 암모니아 용액으로 산화되면 글루콘산이 형성됩니다("은거울" 반응).
b) 단당류와 수산화구리를 가열하면 반응하여 알돈산이 생성됩니다.
c) 더 강한 산화제는 알데히드 그룹뿐만 아니라 1차 알코올 그룹도 카르복실 그룹으로 산화시켜 이염기성 당(알다르산) 산을 생성합니다. 일반적으로 이러한 산화에는 농축된 질산이 사용됩니다.
회복.
설탕을 감소시키면 다가 알코올이 생성됩니다. 니켈이 존재하는 수소, 수소화리튬알루미늄 등이 환원제로 사용됩니다.
III. 특정 반응
위의 것 외에도 포도당은 발효 과정이라는 몇 가지 특정 특성을 특징으로 합니다. 발효는 효소의 영향으로 설탕 분자가 분해되는 것입니다. 탄소수가 3의 배수인 설탕은 발효 과정을 거친다. 발효에는 다양한 유형이 있으며 그 중 가장 유명한 것은 다음과 같습니다.
a) 알코올 발효
b) 젖산 발효
c) 부티르산 발효
언급된 미생물에 의한 발효 유형은 폭넓은 실제적 의미를 갖습니다. 예를 들어, 알코올성 - 에틸 알코올 생산, 포도주 양조, 양조 등, 젖산 - 젖산 및 발효유 제품 생산용.
3. 단당류 D- 및 L-계열의 입체이성질체. 개방형 및 순환식. 피라노스와 푸라노스. α- 및 β-아노머. 사이클로체인 호변이성체. 돌연변이 현상.
다수의 유기 화합물이 편광의 편광면을 오른쪽이나 왼쪽으로 회전시키는 능력을 광학 활성이라고 합니다. 위의 내용을 바탕으로 유기 물질은 우회전 및 좌회전 이성질체의 형태로 존재할 수 있습니다. 이러한 이성질체를 입체이성질체라고 하며, 현상 자체가 입체이성질체 현상이다.
입체이성질체의 보다 엄격한 분류 및 지정 시스템은 빛의 편광면의 회전이 아니라 입체이성질체 분자의 절대 구성, 즉 비대칭 탄소 원자 또는 키랄 중심이라고 불리는 중앙에 위치한 탄소 원자 주위의 사면체 꼭지점에 위치한 4개의 필연적으로 다른 치환기 그룹의 상대적 배열. 키랄 또는 광학 활성 탄소 원자라고도 불리는 구조식은 별표로 지정됩니다. 
따라서 입체이성질체라는 용어는 동일한 구조식과 동일한 화학적 특성을 갖는 화합물에서 치환기의 서로 다른 공간적 구성으로 이해되어야 합니다. 이러한 유형의 이성질체 현상을 거울 이성질체 현상이라고도 합니다. 거울 이성질체의 명확한 예는 오른쪽 손바닥과 왼쪽 손바닥입니다. 다음은 글리세르알데히드와 포도당의 입체이성질체의 구조식입니다.
글리세르알데히드의 투사식에서 비대칭 탄소원자가 오른쪽에 OH기를 갖고 있으면 이러한 이성질체를 D-입체이성질체라 하고, OH기가 왼쪽에 있으면 L-입체이성질체라 한다.
2개 이상의 비대칭 탄소 원자를 갖는 테트로스, 오탄당, 육탄당 및 기타 모노당의 경우, 입체 이성질체가 D-계열에 속하는지 L-계열에 속하는지 여부는 사슬의 끝에서 두 번째 탄소 원자에 있는 OH 그룹의 위치에 따라 결정됩니다. - 마지막 비대칭 원자이기도 합니다. 예를 들어, 포도당의 경우 5번째 탄소 원자의 OH 기 방향이 평가됩니다. 절대적으로 거울상 입체이성질체라고 합니다. 거울상 이성질체 또는 대척체.
입체이성질체는 화학적 성질은 다르지 않지만 생물학적 작용(생물학적 활성)은 다릅니다. 포유류 신체에 있는 대부분의 단당류는 D 시리즈에 속합니다. 이러한 구성에 따라 대사를 담당하는 효소가 특이적으로 나타납니다. 특히, D-포도당은 혀의 미뢰와 상호작용하는 능력 때문에 달콤한 물질로 인식되는 반면, L-포도당은 그 구성이 미뢰에 의해 인식되지 않기 때문에 맛이 없습니다.
일반적으로 알도스와 케토스의 구조는 다음과 같이 나타낼 수 있다.
입체이성질체.단당류 분자에는 여러 개의 키랄성 중심이 포함되어 있으며, 이는 동일한 구조식에 해당하는 많은 입체 이성질체가 존재하는 이유입니다. 예를 들어, 알도헥소스는 4개의 비대칭 탄소 원자를 가지며 16개의 입체 이성질체(24), 즉 8쌍의 거울상 이성질체에 해당합니다. 상응하는 알도스와 비교하여 케토헥소스는 키랄 탄소 원자가 하나 더 적으므로 입체 이성질체(23개)의 수가 8개(거울상 이성질체 4쌍)로 줄어듭니다.
개방형(비순환)단당류의 형태는 피셔 투영식의 형태로 묘사됩니다. 그 안의 탄소 사슬은 수직으로 쓰여 있습니다. 알도스에서는 알데히드기가 맨 위에 위치하며, 케토스에서는 1차 알코올기가 카르보닐기 옆에 위치합니다. 체인 번호 지정은 이러한 그룹으로 시작됩니다.
D,L 시스템은 입체화학을 나타내는 데 사용됩니다. D-계열이나 L-계열에 대한 단당류의 지정은 다른 중심의 구성에 관계없이 옥소 그룹에서 가장 먼 키랄 중심의 구성에 따라 수행됩니다! 오탄당의 경우 이러한 "결정" 중심은 C-4 원자이고 육탄당의 경우 C-5입니다. 오른쪽 키랄성의 마지막 중심에 있는 OH 그룹의 위치는 단당류가 D 시리즈에 속하고 왼쪽은 L 시리즈에 속한다는 것을 나타냅니다. 즉, 입체화학적 표준인 글리세르알데히드와 유사합니다.
순환 형태.개방형 단당류는 입체이성질체 단당류 사이의 공간적 관계를 고려하는 데 편리합니다. 실제로 단당류는 구조상 고리형 헤미아세탈입니다. 단당류의 고리 형태의 형성은 단당류 분자에 포함된 카르보닐기와 수산기 그룹의 분자내 상호작용의 결과로 나타낼 수 있습니다.
글루코스의 고리형 헤미아세탈 화학식은 A. A. Colley(1870)에 의해 처음 제안되었습니다. 그는 3원자 산화에틸렌(α-산화물) 고리의 존재로 인해 포도당에서 일부 알데히드 반응이 발생하지 않는다는 것을 설명했습니다.
나중에 Tollens(1883)는 포도당에 대한 유사한 헤미아세탈 식을 제안했지만 5원(γ-산화물) 부틸렌 산화물 고리를 사용했습니다.
Colley-Tollens 공식은 번거롭고 불편하며 고리형 포도당의 구조를 반영하지 못하므로 Haworth 공식이 제안되었습니다.
고리화의 결과로 열역학적으로 더 안정함 푸라노스(5인조)그리고 피라노스(6원) 회로.사이클의 이름은 관련된 헤테로고리 화합물의 이름인 푸란(furan)과 피란(pyran)에서 유래되었습니다.
이러한 순환의 형성은 단당류의 탄소 사슬이 다소 유리한 발톱 모양 형태를 채택하는 능력과 관련이 있습니다. 결과적으로, C-4(또는 C-5)에 있는 알데히드(또는 케톤)와 수산기, 즉 분자 내 고리화가 일어나는 상호 작용의 결과인 작용기는 공간에서 서로 더 가까워집니다.
고리 형태에서는 이전에 카르보닐기의 일부였던 탄소 원자(알도스에서는 C-1)라는 추가 키랄성 중심이 생성됩니다. 이 원자를 아노머라고 하며, 상응하는 두 개의 입체이성질체를 α- 및 β-아노머(그림 11.1). 아노머는 에피머의 특별한 경우입니다.
α-아노머의 경우, 아노머 중심의 구성은 "말단" 키랄 중심의 구성과 동일하며, 이는 d-계열에 속하는지 l-계열에 속하는지 결정하는 반면, β-아노머의 경우에는 반대입니다. . 투사 중 피셔의 공식α-아노머의 d-시리즈 단당류에서 글리코시드 그룹 OH는 오른쪽에 위치하고 β-아노머에서는 탄소 사슬의 왼쪽에 있습니다.
쌀. 11.1. d-글루코스를 예로 들어 α- 및 β-아노머의 형성
하워스의 공식.단당류의 순환 형태는 Haworth의 원근법 공식의 형태로 묘사되며, 여기서 순환은 그림 평면에 수직으로 놓여 있는 평평한 다각형으로 표시됩니다. 산소 원자는 맨 오른쪽 모서리의 피라노스 고리에 위치하고, 푸라노스 고리에서는 고리 평면 뒤에 위치합니다. 고리의 탄소 원자에 대한 기호는 표시되지 않습니다.
Haworth 공식으로 이동하려면 순환 피셔 공식을 변환하여 순환의 산소 원자가 순환에 포함된 탄소 원자와 동일한 직선에 위치하도록 합니다. 이는 C-5 원자에서 두 가지 재배열에 의한 a-d-글루코피라노스에 대해 아래에 설명되어 있으며 이는 이 비대칭 중심의 구성을 변경하지 않습니다(7.1.2 참조). 변환된 피셔 공식을 Haworth 공식 작성 규칙에 따라 수평으로 배치하면 탄소 사슬의 수직선 오른쪽에 위치한 치환기는 순환 평면 아래에 있고 왼쪽에 있는 치환기는 다음과 같습니다. 이 비행기 위에서.
피라노스 형태의 d-알도헥소스(및 푸라노스 형태의 d-알도펜토스)에서 CH2OH 그룹은 항상 고리 평면 위에 위치하며 이는 d-계열의 형식적 특징으로 사용됩니다. d-알도스의 α-아노머에 있는 글리코시드 수산기는 고리 평면 아래에 나타나고, β-아노머에서는 평면 위에 나타납니다.
D-글루코피라노스
D-과당의 푸라노스 형태의 아노머 중 하나의 예를 사용하여 아래에 표시된 것처럼 유사한 규칙에 따라 케토스에서 전이가 발생합니다.
사이클로체인 호변이성체개방형 단당류가 순환형 단당류로 또는 그 반대로 전환되어 발생합니다.
탄수화물 용액에 의한 빛의 편광면 회전 각도의 시간 변화를 다음과 같이 부릅니다. 돌연변이.
돌연변이화의 화학적 본질은 단당류가 호변 이성질체의 평형 혼합물 형태(개방형 및 고리형 형태)로 존재하는 능력입니다. 이러한 유형의 호변 이성질체를 사이클로-옥소-호변 이성질체라고 합니다.
용액에서는 단당류의 4가지 고리형 호변이성체 사이의 평형이 개방형(옥소형)을 통해 확립됩니다. 중간 옥소 형태를 통해 α-아노머와 β-아노머가 서로 상호전환되는 것을 호출합니다. 아노머화.
따라서 용액에서 d-포도당은 호변 이성질체(옥소 형태, 피라노스와 푸라노스 고리 형태의 α- 및 β-아노머) 형태로 존재합니다.
락팀-락탐 토토머리즘
이러한 유형의 호변이성체는 N=C-OH 단편을 갖는 질소 함유 복소환의 특징입니다.
호변 이성질체 형태의 상호 전환은 페놀성 OH 그룹을 연상시키는 하이드록실 그룹에서 주요 중심인 피리딘 질소 원자로 또는 그 반대로 양성자가 전달되는 것과 관련됩니다. 일반적으로 락탐 형태가 평형을 이루고 있습니다.
모노아미노모노카르복실산.
급진파의 극성에 따르면:
비극성 라디칼 포함: (알라닌, 발린, 류신, 페닐알라닌) 모노아미노, 모노카르복실산
극성의 하전되지 않은 라디칼(글리신, 세린, 아스파라긴, 글루타민) 포함
음전하 라디칼(아스파르트산, 글루탐산)로 모노아미노, 디카르복실산
양전하를 띤 라디칼(라이신, 히스티딘)로 디아미노, 모노카르복실산
입체이성질체
글리신(NH 2 -CH 2 - COOH)을 제외한 모든 천연 α-아미노산은 비대칭 탄소 원자(α-탄소 원자)를 가지며, 일부는 트레오닌과 같이 두 개의 키랄 중심을 갖기도 합니다. 따라서 모든 아미노산은 한 쌍의 양립할 수 없는 거울 대척체(거울상 이성질체)로 존재할 수 있습니다.
일반적으로 α-아미노산의 구조를 비교하는 출발 화합물은 D- 및 L-락트산으로 간주되며, 그 구성은 D- 및 L-글리세르알데히드로부터 결정됩니다.
글리세르알데히드에서 α-아미노산으로 전환하는 동안 이 시리즈에서 발생하는 모든 변환은 주요 요구 사항에 따라 수행됩니다. 비대칭 중심에서 새 결합을 생성하거나 오래된 결합을 끊지 않습니다.
α-아미노산의 구성을 결정하기 위해 세린(때때로 알라닌)이 표준으로 사용되는 경우가 많습니다.
단백질을 구성하는 천연 아미노산은 L 시리즈에 속합니다. D형 아미노산은 상대적으로 드물며, 미생물에 의해서만 합성되며 "비천연" 아미노산이라고 합니다. D-아미노산은 동물 유기체에 흡수되지 않습니다. D- 및 L-아미노산이 미뢰에 미치는 영향을 주목하는 것은 흥미롭습니다. 대부분의 L-시리즈 아미노산은 달콤한 맛이 있는 반면, D-시리즈 아미노산은 쓴맛이나 맛이 없습니다.
효소의 참여 없이 등몰 혼합물(라세미 혼합물)의 형성과 함께 L-이성질체가 D-이성질체로 자발적으로 전이되는 것은 상당히 오랜 시간에 걸쳐 발생합니다.
주어진 온도에서 각 L-산의 라세미화는 특정 속도로 발생합니다. 이 상황은 사람과 동물의 나이를 결정하는 데 사용될 수 있습니다. 예를 들어, 단단한 치아 법랑질에는 상아질 단백질이 포함되어 있는데, 상아질의 L-아스파르트산은 인체 온도에서 연간 0.01%의 비율로 D-이성질체로 변환됩니다. 치아가 형성되는 동안 상아질에는 L-이성질체만 포함되어 있으므로 D-아스파르트산 함량을 통해 사람이나 동물의 나이를 계산할 수 있습니다.
I. 일반 속성
1. 분자내 중화→ 양극성 양성이온이 형성됨:
수용액은 전기 전도성이 있습니다. 이러한 특성은 아미노산 분자가 카르복실기에서 아미노기로 양성자가 전달되어 형성되는 내부 염의 형태로 존재한다는 사실로 설명됩니다.
양성 이온
아미노산 수용액은 작용기의 수에 따라 중성, 산성 또는 알칼리성 환경을 갖습니다.
2. 중축합→ 폴리펩티드(단백질)가 형성됩니다.
두 개의 α-아미노산이 상호 작용하면 형성됩니다. 디펩티드.
3. 분해→ 아민 + 이산화탄소:
NH 2 -CH 2 -COOH → NH 2 -CH 3 + CO 2
IV. 정성적 반응
1. 모든 아미노산은 닌히드린에 의해 산화되어 청자색 생성물을 형성합니다!
2. 중금속 이온 함유α-아미노산은 복합체 내 염을 형성합니다. 진한 파란색을 띠는 구리(II) 복합체는 α-아미노산을 검출하는 데 사용됩니다.
생리 활성 펩타이드. 예.
생리학적 활성이 높은 펩타이드는 다양한 생물학적 과정을 조절합니다. 생물학적 조절 작용에 따라 펩타이드는 일반적으로 여러 그룹으로 나뉩니다.
· 호르몬 활성을 갖는 화합물(글루카곤, 옥시토신, 바소프레신 등);
· 소화 과정을 조절하는 물질(가스트린, 위 억제 펩타이드 등);
· 식욕을 조절하는 펩티드(엔돌핀, 신경펩티드-Y, 렙틴 등);
· 진통 효과가 있는 화합물(오피오이드 펩타이드);
· 더 높은 신경 활동, 기억 메커니즘과 관련된 생화학적 과정, 학습, 공포감, 분노 등을 조절하는 유기 물질.
· 혈압과 혈관 긴장도를 조절하는 펩타이드(안지오텐신 II, 브라디키닌 등).
· 항종양 및 항염증 특성을 갖는 펩타이드(루나진)
신경펩티드는 신호 전달 특성을 갖는 뉴런에서 합성되는 화합물입니다.
단백질 분류
-분자의 모양에 따라(구형 또는 원섬유형);
-분자량별(저분자량, 고분자량 등);
-화학 구조별 (비단백질 부분의 유무);
-셀 내 위치별(핵, 세포질, 리소좀 등);
-신체의 위치에 따라(혈액, 간, 심장 등의 단백질);
-가능하다면 이러한 단백질의 양을 적응적으로 조절하세요.: 일정한 속도로 합성되는 단백질(구성적), 환경적 요인에 노출되면 합성이 강화될 수 있는 단백질(유도성)
-새장에서의 수명으로(T1/2가 1시간 미만인 매우 빠르게 재생되는 단백질부터 매우 느리게 재생되는 단백질(T1/2는 몇 주 및 몇 달 단위로 계산됨)까지)
-기본 구조 및 관련 기능의 유사한 영역에 따라(단백질 계열).
화학 구조에 따른 단백질 분류
단순 단백질일부 단백질은 아미노산 잔기로 구성된 폴리펩티드 사슬만 포함합니다. 그들은 "단순 단백질"이라고 불립니다. 단순 단백질의 예 - 히스톤; 그들은 많은 아미노산 잔기를 함유하고 있습니다 리신과 아르기닌(라디칼이 양전하를 띠고 있음).
2. 복합 단백질 . 많은 단백질은 폴리펩타이드 사슬 외에도 약한 결합이나 공유 결합으로 단백질에 부착된 비단백질 부분을 포함합니다. 비단백질 부분은 금속 이온, 저분자량 또는 고분자량의 유기 분자로 표현될 수 있습니다. 이러한 단백질을 "복합 단백질"이라고 합니다. 단백질과 단단히 결합되어 있는 비단백질 부분을 보결분자단이라 합니다.
고분자가 극성 그룹과 비극성 그룹으로 구성된 생체고분자에서 극성 그룹은 용매가 극성이면 용매화됩니다. 따라서 비극성 용매에서는 거대분자의 비극성 부분이 용매화된다.
일반적으로 화학 구조상 가까운 액체에서는 잘 팽윤됩니다. 따라서 고무와 같은 탄화수소 중합체는 비극성 액체(헥산, 벤젠)에서 팽창합니다. 단백질, 다당류와 같은 많은 수의 극성 작용기를 포함하는 분자인 생체고분자는 극성 용매(물, 알코올 등)에서 더 잘 팽윤됩니다.
고분자 분자의 용매화 껍질의 형성은 에너지 방출을 동반하는데, 이를 에너지 방출이라고 합니다. 부풀어오르는 열기.
붓기의 열기물질의 성질에 따라 다릅니다. 극성기를 많이 포함하는 BMC가 극성 용매에서 팽윤할 때 최대가 되고, 탄화수소 중합체가 비극성 용매에서 팽윤할 때 최소가 된다.
양전하와 음전하의 동등성이 확립되고 단백질이 되는 매질의 산성도 등전점(IEP)이라고 불리는 전기적으로 중성. IET가 산성 환경에 있는 단백질을 산성이라고 합니다. IET 값이 알칼리성 환경에 있는 단백질을 염기성이라고 합니다. 대부분의 식물성 단백질에서 IET는 약산성 환경에 있습니다.
. IUD의 부기와 용해는 다음에 따라 달라집니다.
1. 용매와 중합체의 성질,
2. 고분자 고분자의 구조,
3. 온도,
4. 전해질의 존재,
5.
매체의 pH에 따라(고분자 전해질의 경우)
2,3-디포스포글리세레이트의 역할
2,3-디포스포글리세레이트는 다음과 같은 반응을 통해 해당과정의 중간 대사산물인 1,3-디포스포글리세레이트로부터 적혈구에서 형성됩니다. 랩포포트 션트.
Rappoport 션트 반응
2,3-다이포스포글리세레이트는 데옥시헤모글로빈 사량체의 중앙 공동에 위치하며 β-사슬에 결합하여 2,3-다이포스포글리세레이트의 산소 원자와 두 β-사슬 말단 발린의 아미노기 사이에 교차 염 다리를 형성합니다. , 라디칼의 아미노 그룹뿐만 아니라 라이신과 히스티딘.
헤모글로빈에서 2,3-디포스포글리세레이트의 위치
2,3-디포스포글리세레이트의 기능은 다음과 같습니다. 친화력이 감소하면서헤모글로빈을 산소로. 이는 흡입된 공기에 산소가 부족한 높은 곳으로 올라갈 때 특히 중요합니다. 이러한 조건에서는 농도가 상대적으로 높기 때문에 폐의 헤모글로빈과 산소의 결합이 손상되지 않습니다. 그러나 2,3-디포스포글리세레이트로 인해 조직에서는 산소 전달이 증가합니다. 2 배.
탄수화물. 분류. 기능
탄수화물- 탄소(C), 수소(H), 산소(O2)로 구성된 유기화합물이라고 합니다. 이러한 탄수화물의 일반식은 Cn(H2O)m입니다. 예로는 포도당(C6H12O6)이 있습니다.
화학적 관점에서 탄수화물은 여러 탄소 원자, 카르보닐기(C=O) 및 여러 수산기(OH)로 구성된 직쇄를 포함하는 유기 물질입니다.
인체에서는 탄수화물이 소량 생산되기 때문에 대부분 음식과 함께 체내로 들어갑니다.
탄수화물의 종류.
탄수화물은 다음과 같습니다.
1) 단당류(가장 간단한 형태의 탄수화물)
포도당 C6H12O6(우리 몸의 주요 연료)
과당 C6H12O6(가장 달콤한 탄수화물)
리보스 C5H10O5(핵산의 일부)
에리트로스 C4H8O4(탄수화물 분해의 중간 형태)
2) 올리고당(단당류 잔기 2~10개 함유)
자당 С12Н22О11 (포도당 + 과당 또는 간단히 사탕수수 설탕)
유당 C12H22O11(유당)
말토오스 C12H24O12(맥아당, 두 개의 연결된 포도당 잔기로 구성됨)
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3) 복합탄수화물(많은 포도당 잔기로 구성됨)
전분(C6H10O5)n(음식에서 가장 중요한 탄수화물 성분; 인간은 탄수화물에서 전분의 약 80%를 소비합니다.)
글리코겐(신체의 에너지 보유량, 과잉 포도당은 혈액에 들어갈 때 글리코겐 형태로 신체에 예비량으로 저장됩니다)
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4) 식이섬유로 정의되는 섬유질 또는 소화되지 않는 탄수화물입니다.
셀룰로오스(지구상에서 가장 풍부한 유기물질이자 섬유의 일종)
간단한 분류에 따르면 탄수화물은 단순형과 복합형으로 나눌 수 있습니다. 단순한 것에는 단당류와 올리고당, 복잡한 다당류와 섬유질이 포함됩니다.
주요 기능.
에너지.
탄수화물은 주요 에너지 물질이다. 탄수화물이 분해되면 방출된 에너지는 열로 소산되거나 ATP 분자에 저장됩니다. 탄수화물은 신체 일일 에너지 소비량의 약 50~60%를 제공하며 근지구력 활동 중에는 최대 70%를 제공합니다. 탄수화물 1g이 산화되면 17kJ(4.1kcal)의 에너지가 방출됩니다. 신체는 유리 포도당이나 글리코겐 형태의 저장된 탄수화물을 주요 에너지원으로 사용합니다. 그것은 뇌의 주요 에너지 기질입니다.
플라스틱.
탄수화물(리보스, 디옥시리보스)은 ATP, ADP 및 기타 뉴클레오티드와 핵산을 만드는 데 사용됩니다. 그들은 일부 효소의 일부입니다. 개별 탄수화물은 세포막의 구조적 구성 요소입니다. 포도당 변환 생성물(글루쿠론산, 글루코사민 등)은 연골 및 기타 조직의 다당류 및 복합 단백질의 일부입니다.
영양분 공급.
탄수화물은 골격근, 간 및 기타 조직에 글리코겐 형태로 축적(저장)됩니다. 체계적인 근육 활동은 글리코겐 보유량을 증가시켜 신체의 에너지 능력을 증가시킵니다.
특정한.
특정 탄수화물은 혈액형의 특이성을 보장하고, 항응고제 역할을 하며(응고 유발), 호르몬 또는 약리 물질 사슬에 대한 수용체가 되어 항종양 효과를 제공합니다.
보호.
복합 탄수화물은 면역 체계의 일부입니다. 뮤코다당류는 코, 기관지, 소화관, 비뇨생식기의 혈관 표면을 덮는 점액 물질에서 발견되며 박테리아와 바이러스의 침투는 물론 기계적 손상으로부터 보호합니다.
규제.
음식에 함유된 섬유질은 장에서 분해되지는 않지만 장의 운동성과 소화관에서 사용되는 효소를 활성화시켜 소화와 영양분의 흡수를 향상시킵니다.
탄수화물일반식 Cn(H 2 O)m을 갖는 물질입니다. 여기서 n과 m은 다른 의미를 가질 수 있습니다. "탄수화물"이라는 이름은 이러한 물질의 분자에 수소와 산소가 물 분자와 동일한 비율로 존재한다는 사실을 반영합니다. 탄소, 수소 및 산소 외에도 탄수화물 유도체에는 질소와 같은 다른 원소가 포함될 수 있습니다.
탄수화물은 세포의 주요 유기 물질 그룹 중 하나입니다. 이들은 광합성의 일차 산물이자 식물의 다른 유기 물질(유기산, 알코올, 아미노산 등)의 생합성의 초기 산물이며, 다른 모든 유기체의 세포에서도 발견됩니다. 동물 세포에서 탄수화물 함량은 1~2% 이내이고, 식물 세포에서는 어떤 경우 건물 질량의 85~90%에 도달할 수 있습니다.
탄수화물에는 세 가지 그룹이 있습니다.
- 단당류 또는 단순당류;
- 올리고당 - 직렬로 연결된 2-10개의 단당 분자로 구성된 화합물(예: 이당류, 삼당류 등)
- 다당류는 10개 이상의 단당 또는 그 유도체(전분, 글리코겐, 셀룰로오스, 키틴) 분자로 구성됩니다.
단당류(단순당)
단당류는 탄소 골격의 길이(탄소 원자 수)에 따라 삼당(C3), 테트로스(C4), 오탄당(C5), 육당(C6), 헵토스(C7)로 나뉩니다.
단당류 분자는 알데히드 알코올(알도스) 또는 케토 알코올(케토스)입니다. 이러한 물질의 화학적 특성은 주로 해당 분자를 구성하는 알데히드 또는 케톤 그룹에 의해 결정됩니다.
단당류는 물에 잘 녹고 달콤한 맛이 납니다.
물에 용해되면 오탄당으로 시작하는 단당류는 고리 모양을 얻습니다.
오탄당과 육탄당의 고리 구조는 일반적인 형태입니다. 특정 순간에 분자의 작은 부분만이 "열린 사슬" 형태로 존재합니다. 올리고당과 다당류에는 또한 고리 형태의 단당류도 포함됩니다.
모든 탄소 원자가 산소 원자에 연결된 설탕 외에도 부분적으로 환원된 설탕이 있는데, 그 중 가장 중요한 것은 디옥시리보스입니다.
올리고당
올리고당은 가수분해될 때 여러 개의 단당 분자를 형성합니다. 올리고당에서 단당 분자는 소위 글리코시드 결합으로 연결되어 산소를 통해 한 분자의 탄소 원자를 다른 분자의 탄소 원자에 연결합니다.
가장 중요한 올리고당에는 맥아당(맥아당), 유당(우유당), 자당(사탕수수 또는 사탕무 설탕)이 포함됩니다. 이 당류를 이당류라고도 합니다. 그 특성에 따르면 이당류는 단당류의 블록입니다. 물에 잘 녹고 달콤한 맛이 납니다.
다당류
이는 고분자(최대 10,000,000 Da) 고분자 생체분자로서, 단당류와 그 유도체 등 다수의 단량체로 구성됩니다.
다당류는 동일하거나 다른 유형의 단당류로 구성될 수 있습니다. 첫 번째 경우에는 호모다당류(전분, 셀룰로오스, 키틴 등)라고 하고, 두 번째 경우에는 헤테로다당류(헤파린)라고 합니다. 모든 다당류는 물에 녹지 않으며 단맛이 없습니다. 그들 중 일부는 붓기와 점액이 발생할 수 있습니다.
가장 중요한 다당류는 다음과 같습니다.
셀룰로오스- 수소 결합으로 연결된 여러 개의 직선형 평행 사슬로 구성된 선형 다당류. 각 사슬은 β-D-글루코스 잔기로 형성됩니다. 이 구조는 물의 침투를 방지하고 인장력이 매우 높아 셀룰로오스가 26~40% 함유된 식물 세포막의 안정성을 보장합니다.
셀룰로오스는 많은 동물, 박테리아 및 곰팡이의 먹이로 사용됩니다. 그러나 인간을 포함한 대부분의 동물은 위장관에 셀룰로오스를 포도당으로 분해하는 셀룰라아제 효소가 부족하여 셀룰로오스를 소화할 수 없습니다. 동시에 셀룰로오스 섬유는 음식에 부피가 크고 거친 일관성을 부여하고 장 운동성을 자극하므로 영양에 중요한 역할을 합니다.
전분과 글리코겐. 이러한 다당류는 식물(전분), 동물, 인간 및 곰팡이(글리코겐)에서 포도당을 저장하는 주요 형태입니다. 가수분해되면 유기체에 포도당이 형성되며 이는 중요한 과정에 필요합니다.
키틴두 번째 탄소 원자의 알코올 그룹이 질소 함유 그룹 NHCOCH 3 으로 대체된 β-포도당 분자로 구성됩니다. 셀룰로오스 사슬과 같은 긴 평행 사슬은 묶음으로 수집됩니다.
키틴은 절지동물 외피와 곰팡이 세포벽의 주요 구조 요소입니다.
탄수화물의 기능
에너지. 포도당은 세포 호흡 중에 살아있는 유기체의 세포에서 방출되는 주요 에너지 원입니다 (탄수화물 1g은 산화 중에 17.6kJ의 에너지를 방출합니다).
구조적. 셀룰로오스는 식물 세포벽의 일부입니다. 키틴은 절지동물의 외피와 곰팡이의 세포벽을 이루는 구조적 구성요소입니다.
일부 올리고당은 세포의 세포질막(당단백질과 당지질의 형태)의 일부이며 당칼릭스를 형성합니다.
대사. 펜토스는 뉴클레오티드(리보스는 RNA 뉴클레오티드의 일부, 데옥시리보스는 DNA 뉴클레오티드의 일부), 일부 보조효소(예: NAD, NADP, 보조효소 A, FAD), AMP 합성에 관여합니다. 광합성에 참여합니다(리불로스 이인산염은 광합성의 어두운 단계에서 CO 2 수용체입니다).
Pentose와 hexose는 다당류 합성에 관여합니다. 이 역할에서는 포도당이 특히 중요합니다.
탄수화물의 생물학적 역할.
소화 및 흡수.
글리코겐의 합성과 용해.
개별 작업
생물학 학생
그룹 4120-2(b)
메나디예프 라마잔 이스메토비치
자포리지아 2012
콘텐츠
1. 탄수화물에 대한 간략한 정보
2. 탄수화물의 분류
3. 단당류와 이당류 조직의 구조적, 기능적 특징: 구조; 자연 속에 있는 것; 전수; 개인대표의 특징
4. 생체고분자의 생물학적 역할 - 다당류
5. 탄수화물의 화학적 성질
6. 소화와 흡수
7. 글리코겐의 합성과 분해
8. 결론
9. 참고문헌 목록.
소개
유기 화합물은 살아있는 유기체 세포 질량의 평균 20-30%를 구성합니다. 여기에는 단백질, 핵산, 탄수화물, 지방 및 호르몬, 색소, ATP 등의 여러 소분자 등 생물학적 고분자가 포함됩니다. 다양한 유형의 세포에는 다양한 양의 유기 화합물이 포함되어 있습니다. 식물 세포에서는 복합 탄수화물-다당류가 우세한 반면, 동물 세포에는 단백질과 지방이 더 많습니다. 그러나 모든 유형의 세포에 있는 각 유기 물질 그룹은 유사한 기능을 수행합니다. 즉, 에너지를 제공하고 건축 자재입니다.
탄수화물에 대한 간략한 정보
탄수화물은 하나 이상의 단당 분자로 구성된 유기 화합물입니다. 탄수화물의 몰질량 범위는 100~1,000,000Da(달톤 질량, 대략 수소 원자 1개 질량과 동일)입니다. 그들의 일반 공식은 일반적으로 Cn(H2O)n(여기서 n은 3 이상)으로 작성됩니다. 이 용어는 1844년 처음으로 국내 과학자 K. Schmid(1822-1894)에 의해 도입되었습니다. "탄수화물"이라는 이름은 이 화합물 그룹의 최초 알려진 대표자의 분석에서 유래되었습니다. 이 물질은 탄소, 수소 및 산소로 구성되어 있으며 그 안에있는 수소와 산소 원자의 수의 비율은 물과 동일합니다. 두 개의 수소 원자-하나의 산소 원자. 따라서 그들은 탄소와 물의 화합물로 간주되었습니다. 그 후, 이 조건을 충족하지 못하는 많은 탄수화물이 알려졌지만, "탄수화물"이라는 이름은 여전히 일반적으로 받아들여지고 있습니다. 동물 세포에서 탄수화물은 2~5%를 초과하지 않는 양으로 발견됩니다. 식물 세포는 탄수화물이 가장 풍부하며 어떤 경우에는 그 함량이 건조 중량의 90%에 도달합니다(예: 감자 괴경, 씨앗).
탄수화물의 분류
탄수화물에는 세 가지 그룹이 있습니다: 단당류 또는 단순당(포도당, 과당); 올리고당 - 직렬로 연결된 2-10개의 단당 분자(자당, 말토스)로 구성된 화합물; 10개 이상의 설탕 분자(전분, 셀룰로오스)를 포함하는 다당류.
3. 단당류 및 이당류 조직의 구조적 및 기능적 특징: 구조; 자연 속에 존재하기; 영수증. 개별 대리인의 특성
단당류는 다가 알코올의 케톤 또는 알데히드 유도체입니다. 이를 구성하는 탄소, 수소, 산소 원자의 비율은 1:2:1입니다. 단당의 일반식은 (CH2O)n이다. 탄소 골격의 길이 (탄소 원자 수)에 따라 트리오스 -C3, 테트로스 -C4, 펜토스 -C5, 헥소스 -C6 등으로 나뉩니다. 또한 설탕은 다음과 같이 나뉩니다. 알데히드 그룹, -C=O를 함유합니다. 여기에는 | N 포도당:
하하하하하
CH2OH - C - C - C - C - C
| | | | \\
오오오오오오
케톤 그룹을 포함하는 케토스는 C-입니다. 예를 들어 || 과당을 말합니다. 용액에서 오탄당으로 시작하는 모든 설탕은 고리 형태를 갖습니다. 선형 형태에서는 삼중당과 테트로스만 존재합니다. 고리 형태가 형성되면 알데히드기의 산소 원자가 사슬의 끝에서 두 번째 탄소 원자에 공유 결합으로 결합되어 헤미아세탈(알도스의 경우)과 헤미케탈(케토스의 경우)이 형성됩니다. ).
모노사카라이드의 특성, 선택된 대표자
테트로스 중에서 에리스로스는 대사 과정에서 가장 중요합니다. 이 설탕은 광합성의 중간산물 중 하나입니다. 펜토스는 주로 식물 검뿐만 아니라 펜토산이라고 불리는 복잡한 다당류와 같은 더 복잡한 물질의 분자 구성 요소로 자연 조건에서 발견됩니다. 펜토스는 나무와 짚에서 상당한 양(10-15%)으로 발견됩니다. 아라비노스는 주로 자연에서 발견됩니다. 체리 글루, 사탕무, 아라비아 고무에서 발견되며, 이곳에서 얻습니다. 리보스와 디옥시리보스는 동물과 식물 세계에서 널리 대표되며, RNA와 DNA 핵산의 단량체의 일부인 당입니다. 리보스는 아라비노스를 에피머화하여 얻습니다. 자일로스는 짚, 밀기울, 나무, 해바라기 껍질에 함유된 자일로산 다당류의 가수분해에 의해 형성됩니다. 다양한 유형의 자일로스 발효 생성물은 젖산, 아세트산, 구연산, 숙신산 및 기타 산입니다. 자일로스는 인체에 잘 흡수되지 않습니다. 자일로스를 함유한 가수분해물은 특정 유형의 효모를 키우는 데 사용되며 농장 동물에게 먹이를 주는 단백질 공급원으로 사용됩니다. 자일로스가 감소되면 자일리톨이 얻어지며 이는 당뇨병 환자의 설탕 대체물로 사용됩니다. 자일리톨은 수분 안정제 및 가소제(제지 산업, 향수 및 셀로판 생산 분야)로 널리 사용됩니다. 이는 다양한 계면활성제, 바니시 및 접착제 생산의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 가장 일반적인 육탄당은 포도당, 과당, 갈락토오스이며, 이들의 일반식은 C6H12O6입니다. 포도당(포도당, 포도당)은 포도 주스 및 기타 달콤한 과일 주스에서 발견되며 동물과 인간에게서 소량 발견됩니다. 포도당은 가장 중요한 이당류인 사탕수수와 포도당의 일부입니다. 고분자량 다당류, 즉 전분, 글리코겐(동물성 전분) 및 섬유질은 전적으로 다양한 방식으로 서로 연결된 포도당 분자의 잔해로 만들어집니다. 포도당은 세포의 주요 에너지원입니다. 인간의 혈액에는 0.1-0.12%의 포도당이 포함되어 있으며, 포도당 수치가 감소하면 신경 및 근육 세포의 기능이 중단되고 때로는 경련이나 실신이 동반됩니다. 혈액 내 포도당 수치는 신경계와 내분비선의 복잡한 메커니즘에 의해 조절됩니다. 가장 흔한 심각한 내분비 질환 중 하나인 당뇨병은 췌장 섬 영역의 기능 저하와 관련이 있습니다. 근육과 지방 세포막의 포도당 투과성이 크게 감소하여 혈액과 소변의 포도당 수치가 증가합니다. 의료용 포도당은 수성 또는 수성 알코올 용액에서 공업용 포도당을 정제(재결정화)하여 얻습니다. 포도당은 직물 생산 및 기타 산업에서 환원제로 사용됩니다. 의학에서 순수 포도당은 여러 질병에 대해 혈액에 주입하기 위한 용액 형태와 정제 형태로 사용됩니다. 비타민 C는 포도당과 함께 일부 배당체 및 다당류의 일부입니다. 갈락토스 분자의 잔류물은 가장 복잡한 생체고분자(강글리오시드 또는 글리코스핑고지질)의 일부입니다. 그들은 인간과 동물의 신경절에서 발견되며 뇌 조직, 적혈구의 비장에서도 발견됩니다. 갈락토스는 주로 유당을 가수분해하여 얻습니다. 과당(과당)은 과일과 꿀에서 유리 상태로 발견됩니다. 이는 사탕수수 설탕과 같은 많은 복합 설탕의 구성 요소이며 가수분해를 통해 얻을 수 있습니다. 복잡하게 구성된 고분자 다당류인 이눌린은 일부 식물에서 발견됩니다. 과당은 이눌린에서도 얻습니다. 과당은 귀중한 식품 설탕입니다. 자당보다 1.5배, 포도당보다 3배 더 달콤합니다. 몸에 잘 흡수됩니다. 과당이 감소하면 소르비톨과 만니톨이 형성됩니다. 소르비톨은 당뇨병 환자의 식단에서 설탕 대체물로 사용됩니다. 또한 아스코르브산(비타민 C)을 생산하는 데에도 사용됩니다. 산화되면 과당은 타르타르산과 옥살산을 생성합니다.
이당류는 전형적인 설탕과 같은 다당류입니다. 이들은 물에 잘 녹는 고체 또는 비결정성 시럽입니다. 무정형 및 결정질 이당류는 일반적으로 특정 온도 범위에서 녹고 일반적으로 분해됩니다. 이당류는 두 개의 단당류(보통 육탄당) 사이의 축합 반응에 의해 형성됩니다. 두 개의 단당류 사이의 결합을 글리코시드 결합이라고 합니다. 이는 일반적으로 인접한 단당류 단위(1,4-글리코시드 결합)의 첫 번째와 네 번째 탄소 원자 사이에서 형성됩니다. 이 과정은 수없이 반복되어 거대한 다당류 분자가 형성될 수 있습니다. 단당류 단위가 서로 결합되면 이를 잔류물이라고 합니다. 따라서 말토오스는 두 개의 포도당 잔기로 구성됩니다. 이당류 중에서 가장 널리 퍼져 있는 것은 맥아당(포도당+포도당), 유당(포도당+갈락토오스), 자당(포도당+과당)입니다.
이당류의 구체적인 대표자
말토스(맥아당)의 공식은 C12H22O11입니다. 이름은 맥아당을 생산하는 방법과 관련하여 생겼습니다. 맥아 (라틴어 맥아 - 맥아)의 영향으로 전분에서 얻습니다. 가수분해의 결과로 말토오스는 두 개의 포도당 분자로 분리됩니다.
С12Н22О11 + Н2О = 2С6Н12О6
맥아당은 전분 가수분해의 중간 생성물이며 식물과 동물 유기체에 널리 분포되어 있습니다. 맥아 설탕은 사탕수수 설탕보다 단맛이 훨씬 덜합니다(동일 농도에서 0.6배). 유당(유당). 이 이당류의 이름은 우유 (라틴어 락텀-우유) 생산과 관련하여 발생했습니다. 가수분해 과정에서 유당은 포도당과 갈락토스로 분해됩니다.
유당은 우유에서 얻습니다. 우유에는 4~5.5%, 모유에는 5.5~8.4%가 들어 있습니다. 유당은 흡습성이 없다는 점에서 다른 설탕과 다릅니다. 유당은 유아용 의약품 및 식품으로 사용됩니다. 유당은 자당보다 단맛이 4~5배 정도 낮습니다. 자당(사탕수수 또는 사탕무 설탕). 이 이름은 사탕무나 사탕수수에서 추출되는 것과 관련하여 생겼습니다. 지팡이 설탕은 기원전 수세기 동안 알려졌습니다. 18세기 중반에만 가능합니다. 이 이당류는 사탕무에서 발견되었으며 19세기 초에야 발견되었습니다. 생산 조건에서 얻은 것입니다. 자당은 식물 세계에서 매우 흔합니다. 잎과 씨앗에는 항상 소량의 자당이 포함되어 있습니다. 과일(살구, 복숭아, 배, 파인애플)에서도 발견됩니다. 단풍나무와 야자즙, 옥수수에 많이 함유되어 있습니다. 가장 유명하고 널리 사용되는 설탕입니다. 가수분해 시 포도당과 과당이 형성됩니다.
С12Н22О11 + Н2О = С6Н12О6 + С6Н12О6
사탕수수 반전(용액의 오른쪽 회전에서 왼쪽으로 가수분해 과정의 변화로 인해)으로 인해 발생하는 동일한 양의 포도당과 과당의 혼합물을 전화당(회전 반전)이라고 합니다. 천연 전화당은 꿀이며 주로 포도당과 과당으로 구성됩니다. 자당은 엄청난 양으로 얻어집니다. 사탕무에는 자당 16-20%, 사탕수수 14-26%가 포함되어 있습니다. 세척된 비트를 으깨고 약 80도 온도의 물로 기계에서 자당을 반복 추출합니다. 자당 외에도 다양한 불순물을 포함하는 생성된 액체는 석회로 처리됩니다. 석회는 다수의 유기산뿐만 아니라 단백질 및 칼슘염 형태의 기타 물질을 침전시킵니다. 석회의 일부는 사탕수수와 함께 차가운 수용성 칼슘 당류를 형성하며, 이는 이산화탄소로 처리하면 파괴됩니다.
탄산칼슘 침전물은 여과에 의해 분리되고, 여액은 추가 정제 후 페이스트 같은 덩어리가 얻어질 때까지 진공에서 증발됩니다. 방출된 자당 결정은 원심분리기를 사용하여 분리됩니다. 이것이 황색을 띠는 모액, 갈색을 띠는 모액, 그리고 비결정성 시럽(사탕무 당밀 또는 당밀)을 갖는 생과립설탕을 얻는 방법이다. 과립설탕을 정제(정제)하여 완제품을 얻습니다.
가장 일반적인 의미에서 이 분류에는 가수분해에 의해 얻어지는 설탕과 그로부터 파생된 물질이 포함됩니다. 탄수화물은 모든 유기 화합물의 필수적인 부분입니다. 탄수화물의 분류는 이러한 물질의 다양한 발현을 알려줄 수 있습니다.
생물학
살아있는 유기체의 세포에는 배터리와 에너지원으로 탄수화물이 필요합니다. 식물의 건물에는 최대 90%의 탄수화물이 포함되어 있습니다. 동물군 대표자는 또한 세포에 탄수화물을 함유하고 있는데, 이는 총 건물 질량의 최대 20%입니다. 탄수화물의 분류는 이러한 고분자량 화합물을 표준화하여 시각적인 형태로 제시합니다. 탄수화물의 구조와 이들 화합물의 내부 구조를 이해하는 것은 모든 생명체의 기초를 이해하고 생명의 비밀을 이해하는 열쇠입니다. 이러한 물질을 이해하는 과정에서 중요한 부분은 탄수화물의 분류입니다.
계획
알려진 모든 탄수화물은 세 가지 큰 그룹으로 나뉩니다.
단당류;
이당류;
다당류.
세 그룹 모두 서로 다른 물리화학적 특성을 가지고 있습니다. 탄수화물의 분류와 구조는 정확하게 이 세 가지 기둥에 기초합니다.
단당류
셀룰로오스는 고온에서도 물에 녹지 않습니다. 알코올에 불용성이며 알칼리 및 약산화제에 내성이 있습니다. 셀룰로오스의 가수분해는 농축된 무기산(예: 황산)에 용해된 경우에만 가능합니다. 이러한 용액을 가열하면 셀룰로오스가 분해되어 점성 용액이 형성됩니다. 이 반응의 최종 생성물은 단당류입니다.
탄수화물의 의미
탄수화물의 분류와 구조는 많은 관련 과학에서 연구됩니다. 의약, 화학, 식품, 제조업 분야에서 이러한 유기물질의 중요성은 상당히 높습니다. 위의 예와 함께 탄수화물을 분류하면 이러한 물질의 특성과 인간 경제 활동에서 가장 중요한 역할에 대한 일반적인 아이디어를 얻을 수 있기를 바랍니다.
탄수화물 (설탕 ㅏ , 당류) - 카르보닐기와 여러 수산기를 포함하는 유기 물질. 화합물 종류의 이름은 "탄소 수화물"이라는 단어에서 유래되었으며 1844년 K. Schmidt에 의해 처음 제안되었습니다. 이 이름의 출현은 과학에 알려진 최초의 탄수화물이 공식적으로 탄소와 물의 화합물인 총 공식 C x (H 2 O) y로 설명되었다는 사실에 기인합니다.
모든 탄수화물은 당류인 개별 "단위"로 구성됩니다. 탄수화물은 단량체로 가수분해되는 능력에 따라 단순 탄수화물과 복합 탄수화물의 두 그룹으로 나뉩니다. 1단위로 이루어진 탄수화물을 단당류, 2단위를 이당류, 2~10단위를 올리고당, 10단위 이상을 다당류라고 합니다. 일반적인 단당류는 탄소 원자의 선형 사슬(m = 3-9)을 가진 폴리옥시알데히드(알도스) 또는 폴리폭시케톤(케토스)이며, 각각(카르보닐 탄소 제외)은 수산기에 연결되어 있습니다. 가장 단순한 단당류인 글리세르알데히드는 하나의 비대칭 탄소 원자를 포함하고 두 개의 광학적 대척체(D 및 L)의 형태로 알려져 있습니다. 단당류는 혈당을 빠르게 증가시키고 혈당 지수가 높기 때문에 빠른 탄수화물이라고도 불립니다. 그들은 물에 쉽게 녹고 녹색 식물에서 합성됩니다. 3개 이상의 단위로 구성된 탄수화물을 복합탄수화물이라고 합니다. 느린 탄수화물이 풍부한 식품은 점차적으로 포도당 함량을 높이고 혈당 지수가 낮기 때문에 느린 탄수화물이라고도 불립니다. 복합 탄수화물은 단순 당(단당류)의 중축합 산물이며, 단순 탄수화물과 달리 가수분해 절단 과정에서 단량체로 분해되어 수백, 수천 개의 단당류 분자를 형성할 수 있습니다.
살아있는 유기체에서는 탄수화물이 수행됩니다. 다음 기능:
1. 구조 및 지원 기능. 탄수화물은 다양한 지지 구조의 구성에 관여합니다. 따라서 셀룰로오스는 식물 세포벽의 주요 구조 구성 요소이며, 키틴은 곰팡이에서 유사한 기능을 수행하며 절지동물의 외골격에 강성을 제공합니다.
2. 식물의 보호 역할. 일부 식물은 죽은 세포의 세포벽으로 구성된 보호 구조(가시, 가시 등)를 가지고 있습니다.
3. 플라스틱 기능. 탄수화물은 복잡한 분자의 일부입니다(예를 들어 오탄당(리보오스 및 디옥시리보스)은 ATP, DNA 및 RNA 구성에 관여합니다).
4. 에너지 기능. 탄수화물은 에너지원 역할을 합니다. 탄수화물 1g이 산화되면 4.1kcal의 에너지와 0.4g의 물이 방출됩니다.
5. 저장 기능. 탄수화물은 동물의 글리코겐, 식물의 전분 및 이눌린과 같은 예비 영양소로 작용합니다.
6. 삼투압 기능. 탄수화물은 신체의 삼투압 조절에 관여합니다. 따라서 혈액에는 100-110mg/%의 포도당이 포함되어 있으며 혈액의 삼투압은 포도당의 농도에 따라 달라집니다.
7. 수용체 기능. 올리고당은 많은 세포 수용체 또는 리간드 분자의 수용체 부분의 일부입니다.
18. 단당류: 삼당류, 테트로오스, 오탄당, 육탄당. 구조, 개방형 및 순환형. 광학 이성질체. 포도당, 과당의 화학적 성질. 포도당에 대한 질적 반응.
단당류(그리스어에서 모노- 유일한 사람, 당- 설탕) - 가수 분해되어 더 단순한 탄수화물을 형성하지 않는 가장 단순한 탄수화물 - 일반적으로 무색이며 물에 쉽게 용해되고 알코올에 잘 녹지 않으며 에테르에 완전히 불용성이며 고체 투명 유기 화합물, 탄수화물의 주요 그룹 중 하나, 가장 단순한 설탕의 형태. 수용액의 pH는 중성입니다. 일부 단당류는 단 맛이 있습니다. 단당류는 카르보닐(알데히드 또는 케톤) 그룹을 포함하므로 다가 알코올의 유도체로 간주될 수 있습니다. 사슬 끝에 카르보닐기가 있는 단당류를 알데히드라고 합니다. 알도스. 카르보닐기의 다른 위치에서 단당류는 케톤이며 다음과 같이 불립니다. 케토시스. 탄소 사슬의 길이(원자 3~10개)에 따라 다음과 같은 종류가 있습니다. 삼증, 테트로스, 오탄당, 육당, 헵토스등등. 그중 오탄당과 육탄당이 자연계에 가장 널리 퍼져 있습니다. 단당류는 이당류, 올리고당 및 다당류가 합성되는 빌딩 블록입니다.
자연에서 가장 흔한 자유 형태는 D-글루코스(포도당 또는 포도당, 씨 6 시간 12 영형 6) - 헥사톰 설탕( 육당), 많은 다당류(고분자)의 구조 단위(단량체) - 이당류: (맥아당, 자당 및 유당) 및 다당류(셀룰로오스, 전분). 기타 단당류는 주로 이당류, 올리고당류, 다당류의 성분으로 알려져 있으며 유리 상태에서는 거의 발견되지 않습니다. 천연 다당류는 단당류의 주요 공급원입니다.
정성적 반응:
포도당 용액에 황산동(II) 용액과 알칼리 용액 몇 방울을 첨가합니다. 수산화구리 침전물은 형성되지 않습니다. 용액이 밝은 파란색으로 변합니다. 이 경우 포도당은 수산화 구리(II)를 용해시키고 다가 알코올처럼 작용하여 복합 화합물을 형성합니다.
용액을 가열합시다. 이러한 조건에서 수산화구리(II)와의 반응은 포도당의 환원 특성을 보여줍니다. 용액의 색이 변하기 시작합니다. 먼저, Cu 2 O의 노란색 침전물이 형성되며, 이는 시간이 지남에 따라 더 큰 빨간색 CuO 결정을 형성합니다. 포도당은 글루콘산으로 산화됩니다.
2HOCH 2 -(CHOH) 4)-CH=O + Cu(OH) 2 2HOCH 2 -(CHOH) 4)-COOH + Cu 2 O↓ + 2H 2 O
19. 올리고당: 구조, 특성. 이당류: 맥아당, 유당, 셀로비오스, 자당. 생물학적 역할.
대부분 올리고당이당류로 대표되며 그 중 자당, 맥아당 및 유당이 동물 신체에 중요한 역할을 합니다. 이당류 셀로비오스는 식물의 생명에 필수적입니다.
가수분해 시 이당류(바이오시스)는 두 개의 동일하거나 다른 단당류를 형성합니다. 구조를 확립하려면 이당류가 어떤 단당류로부터 만들어지는지 알아야 합니다. 어떤 형태(푸라노스 또는 피라노스)가 이당류의 단당류인지; 두 개의 단순 설탕 분자 결합에 관여하는 수산기는 무엇입니까?
이당류는 비환원당과 환원당의 두 그룹으로 나눌 수 있습니다.
첫 번째 그룹에는 트레할로스(버섯 설탕)가 포함됩니다. 호변 이성질체가 불가능합니다. 두 포도당 잔기 사이의 에스테르 결합은 두 글루코시드 수산기의 참여로 형성됩니다.
두 번째 그룹에는 맥아당(맥아당)이 포함됩니다. 글루코시드 수산기 중 하나만이 에스테르 결합을 형성하는 데 사용되어 잠재 형태의 알데히드 그룹을 포함하므로 호변 이성질체가 가능합니다. 환원성 이당류는 돌연변이가 가능합니다. 카르보닐기(포도당과 유사)의 시약과 반응하여 다가 알코올로 환원되고 산으로 산화됩니다.
이당류의 하이드록실 그룹은 알킬화 및 아실화 반응을 겪습니다.
자당(사탕무, 사탕수수 설탕). 자연에서는 매우 흔합니다. 사탕무(건조물 함량 최대 28%)와 사탕수수에서 얻습니다. 두 글리코시드 수산기의 참여로 산소 다리가 형성되므로 비환원당입니다.
말토오스(영어로부터 맥아- 맥아) - 두 개의 포도당 잔기로 구성된 천연 이당류인 맥아당; 보리, 호밀 및 기타 곡물의 발아 곡물(맥아)에서 다량으로 발견됩니다. 토마토, 꽃가루, 여러 식물의 꿀에서도 발견됩니다. 말토스는 인체에 쉽게 흡수됩니다. 말토오스가 두 개의 포도당 잔기로 분해되는 것은 동물과 인간의 소화액, 발아 곡물, 곰팡이 및 효모에서 발견되는 α-글루코시다아제 또는 말타아제 효소의 작용으로 인해 발생합니다.
셀로비오스- 4-(β-글루코시도)-글루코스, β-글루코시드 결합으로 연결된 2개의 글루코스 잔기로 구성된 이당류; 셀룰로오스의 기본 구조 단위. 셀로비오스는 반추동물의 위장관에 서식하는 박테리아에 의해 셀룰로오스가 효소적으로 가수분해되는 동안 형성됩니다. 그런 다음 셀로비오스는 박테리아 효소인 β-글루코시다제(셀로비아제)에 의해 포도당으로 분해되어 반추동물이 바이오매스의 셀룰로오스 부분을 흡수하게 됩니다.
유당(우유 설탕) C12H22O11 - 우유에서 발견되는 이당류 그룹의 탄수화물. 유당 분자는 포도당과 갈락토오스 분자의 잔기로 구성됩니다. 예를 들어 페니실린 생산에서 배양 배지를 준비하는 데 사용됩니다. 제약산업에서 부형제(부형제)로 사용됩니다. 유당에서 변비와 같은 장 질환 치료에 유용한 약물인 락툴로스를 얻습니다.
20. 동종다당류: 전분, 글리코겐, 셀룰로오스, 덱스트린. 구조, 속성. 생물학적 역할. 전분에 대한 질적 반응.
동종다당류( 글리칸 )는 하나의 단당류의 잔기로 구성되며 6탄당 또는 5탄당일 수 있습니다. 즉, 6탄당 또는 5탄당을 단량체로 사용할 수 있습니다. 다당류의 화학적 성질에 따라 글루칸(포도당 잔기에서 유래), 만난(만노스에서 유래), 갈락탄(갈락토스에서 유래) 및 기타 유사한 화합물이 구별됩니다. 동종다당류 그룹에는 식물(전분, 셀룰로오스, 펙틴 물질), 동물(글리코겐, 키틴) 및 박테리아의 유기 화합물( 덱스트란) 기원.
다당류는 동물과 식물 유기체의 생명에 필요합니다. 이것은 신진 대사의 결과로 생성되는 신체의 주요 에너지 원 중 하나입니다. 다당류는 면역 과정에 참여하고 조직에서 세포 접착을 제공하며 생물권에서 유기물의 대부분을 구성합니다.
녹말 (씨 6 시간 10 영형 5) n - 두 개의 동종다당류의 혼합물: 선형 - 아밀로스 및 분지형 - 아밀로펙틴, 그 단량체는 알파-글루코스입니다. 흰색의 무정형 물질로 찬물에 불용성이며 팽윤할 수 있고 뜨거운 물에는 부분적으로 용해됩니다. 분자량 10 5 -10 7 달톤. 광합성 중 빛의 영향을 받아 엽록체의 여러 식물에 의해 합성되는 전분은 곡물 구조, 분자 중합 정도, 고분자 사슬 구조 및 물리화학적 특성이 다소 다릅니다. 일반적으로 전분의 아밀로스 함량은 10-30%, 아밀로펙틴-70-90%입니다. 아밀로스 분자는 알파-1,4 결합으로 연결된 평균 약 1,000개의 포도당 잔기를 포함합니다. 아밀로펙틴 분자의 개별 선형 부분은 20-30개의 이러한 단위로 구성되며, 아밀로펙틴의 분기점에서 포도당 잔기는 사슬 간 알파-1,6 결합으로 연결됩니다. 전분의 부분적인 산 가수 분해로 중합도가 낮은 다당류가 형성됩니다 - 덱스트린 ( 씨 6 시간 10 영형 5) p, 완전한 가수분해 - 포도당.
글리코겐 (씨 6 시간 10 영형 5) n - 알파-D-포도당 잔기로 만들어진 다당류 - 고등 동물과 인간의 주요 예비 다당류로 거의 모든 기관과 조직의 세포질에서 과립 형태로 발견되지만 가장 많은 양이 체내에 축적됩니다. 근육과 간. 글리코겐 분자는 포도당 잔기가 알파-1,4 결합을 통해 연결되고 분기점에서 사슬간 알파-1,6 결합을 통해 선형 순서로 연결되는 분기형 폴리글루코시드 사슬로 구성됩니다. 글리코겐의 실험식은 전분의 실험식과 동일합니다. 화학 구조 측면에서 글리코겐은 더 뚜렷한 사슬 분지를 갖는 아밀로펙틴에 가깝습니다. 이것이 바로 "동물성 전분"이라는 부정확한 용어라고도 불리는 이유입니다. 분자량 10 5 -10 8 Dalton 이상. 동물 유기체에서는 식물 다당류의 구조적, 기능적 유사체입니다. 녹말. 글리코겐은 필요한 경우 갑작스러운 포도당 부족을 보상하기 위해 신속하게 동원될 수 있는 에너지 비축량을 형성합니다. 글리코겐 분자의 강한 분지화로 인해 많은 수의 말단 잔기가 존재하게 되어 글리코겐을 빠르게 절단할 수 있는 능력을 제공합니다. 필요한 포도당 분자 수. 트리글리세리드(지방) 저장과 달리 글리코겐 저장은 그리 크지 않습니다(그램당 칼로리). 간세포(간세포)에 저장된 글리코겐만이 포도당으로 전환되어 몸 전체에 힘을 공급할 수 있으며, 간세포는 모든 세포 유형 중 가장 높은 농도인 글리코겐 형태로 체중의 최대 8%까지 축적할 수 있습니다. 성인 간의 글리코겐 총량은 100-120g에 이릅니다. 근육에서 글리코겐은 국소 소비용으로만 포도당으로 분해되어 훨씬 낮은 농도(전체 근육량의 1% 이하)로 축적됩니다. 그러나 근육의 총 예비량은 간세포에 축적된 예비량을 초과할 수 있습니다.
셀룰로오스(섬유질)은 베타피라노스 형태로 존재하는 알파-글루코스 잔기로 구성된 식물 세계에서 가장 흔한 구조적 다당류입니다. 따라서 셀룰로오스 분자에서 베타-글루코피라노스 단량체 단위는 베타-1,4 결합에 의해 서로 선형으로 연결됩니다. 셀룰로오스가 부분적으로 가수분해되면 이당류 셀로비오스가 형성되고, 완전히 가수분해되면 D-글루코스가 형성됩니다. 인간의 위장관에서는 소화 효소 세트에 베타-글루코시다아제가 포함되어 있지 않기 때문에 셀룰로오스는 소화되지 않습니다. 그러나 식품에 최적의 양의 식물 섬유가 존재하면 정상적인 대변 형성에 기여합니다. 기계적 강도가 뛰어난 셀룰로오스는 식물의 지지 물질 역할을 합니다. 예를 들어 목재에서는 그 비율이 50~70%이고 면은 거의 100%입니다.
전분에 대한 정성적 반응은 요오드의 알코올 용액을 사용하여 수행됩니다. 요오드와 상호작용할 때 전분은 청자색의 복합 화합물을 형성합니다.