§8 Углеводы, из строение и функции

§8. Вспомните.

Задание №1

Какие углеводы вы знаете?

Ответ:

Углеводы делятся на две группы — простые углеводы, или моносахариды, и сложные углеводы, которые, в свою очередь, включают в себя дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Задание №2

Какие продукты питания имеют сладкий вкус? Как вы думаете, почему?

Ответ:

Сахар, шоколад, яблоко, хлеб, молоко и другие. Продукты имеют сладкий вкус, потому что в них присутствуют углеводы.

Задание №3

В результате какого процесса на Земле образуются углеводы?

Ответ:

Углеводы образуются в растениях за счет фотосинтеза (при участии хлорофилла за счёт солнечной энергии).

Подумайте.

Задание №1

Почему в клетках в качестве запасных углеводов откладываются полисахариды (крахмал и гликоген), а не моносахарид глюкоза?

Ответ:

Основной запасной растительный полисахарид крахмал и основной запасной полисахарид грибов и животных гликоген представляют собой разветвлённые полимеры, близкие по своей структуре (гликоген имеет более разветвлённую структуру, чем крахмал, в состав которого входят также и линейные не разветвлённые молекулы). Оба вещества состоят из глюкозы. А сама глюкоза может расщепиться очень быстро, если останется в свободном виде.

Задание №2

Почему после лечения крупного рогатого скота антибиотиками падают надои молока (у молочных пород) и привес (у мясных пород)? Что нужно сделать для того, чтобы исправить ситуацию?

Ответ:

В результате лечения антибиотиками бактерии толстого кишечника редуцируются, что приводит к снижению синтеза молочной лактозы и уменьшению мышечной массы. Для исправления ситуации после курса антибиотиков назначают пробиотики для восстановления микрофлоры кишечника.

Тренируемся.

Задание №1

Какой состав имеют молекулы углеводов? Приведите общую химическую формулу углеводов. Возможны ли исключения?

Ответ:

Углеводами или сахарами называют органические соединения с общей формулой (CH₂O)_ {n или C_n(H₂O)_ {m, хотя эти соотношения не всегда строго выполняются (например, углевод рибоза имеет состав C₅H₁₀O₅, а в молекуле похожей на неё дезоксирибозы на один атом кислорода меньше, C₅H₁₀O₄).

Задание №2

Какие моносахариды имеют наибольшее значение в природе и почему?

Ответ:

Среди моносахаридов наибольшее значение для клетки имеют пятиуглеродные рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот, и рибулоза, к которой присоединяется углекислый газ в процессе фотосинтеза. Также для живых организмов весьма важны и некоторые шестиуглеродные сахара, такие как глюкоза — основной источник энергии для человека и многих животных, фруктоза и галактоза, содержащиеся соответственно в продуктах растительного происхождения и в молоке млекопитающих. Поскольку глюкоза необходима для нормального функционирования любой ткани организма, её содержание в крови человека и других животных поддерживается на постоянном уровне.

Задание №3

Почему даже здоровым людям важно контролировать уровень глюкозы в крови? Для кого это жизненно необходимо?

Ответ:

Глюкоза, также известная как "сахар", попадает в кровоток, а гормон инсулин помогает перенести ее в клетки. Этот процесс снижает количество глюкозы в крови. Если процесс работает эффективно, мышцы и органы получают необходимое им топливо, при этом уровень глюкозы не повышается. Существуют факторы, при которых опасность развития диабета значительно повышается. Люди, относящиеся к группе риска, должны внимательно следить за уровнем глюкозы, чтобы не пропустить прогрессирования болезни.

Задание №4

Какова роль (функции) полисахаридов в природе и жизни человека?

Ответ:

Полисахариды жизненно необходимы для нормальной работы организма. В живой природе они играют важную роль:
• являются структурными компонентами тканей и клеток;
• выполняют защитную функцию;
• являются запасными питательными веществами, энергетическим резервом организма.
Полисахариды активно участвуют в обменных процессах, укрепляют иммунитет, придают прочность клеточным стенкам, не дают растениям засохнуть.

Задание №5

Напишите формулу четырёхуглеродного сахара (тетрозы).

Ответ:

Тетрозы — общее родовое химическое название класса четырехуглеродных моносахаридов, то есть сахаров, общей формулой которых является C₄(H₂O)₄, или C₄H₈O₄.

Совершенствуемся.

Задание №1

На основе текста параграфа и анализа иллюстраций составьте схему, отражающую классификацию углеводов, исходя из их структурных особенностей.

Ответ:

Задание №2

Посчитайте, сколько молекул кислорода потребуется для полного окисления молекулы сахарозы (C₁₂H₂₂O₁₁) и лауриловой (додекановой) жирной кислоты (C₁₂H₂₄O₂). Напишите уравнение реакций.

Ответ:

Для полного окисления молекулы сахарозы (C₁₂H₂₂O₁₁) требуется 12 молекул кислорода.
C₁₂H₂₂O₁₁ + 12 O₂ = 12 CO₂ + 11 H₂O
Для полного окисления молекулы лауриловой (додекановой) жирной кислоты (C₁₂H₂₄O₂) понадобится 17 молекул кислорода.
(C₁₂H₂₄O₂ + 17 O₂ = 12 CO₂ + 12 H₂O)

Задание №3

Определите, сколько звеньев (С₆Н₁₀О₅)_n, т. е. чему равно число n, в молекулярной формуле полимера: хлопкового волокна (Mr = 1 750 000) и льняного волокна (Mr = 5 900 000).

Ответ:

1. Молекулярная масса С₆Н₁₀О₅ = 6 * 12 + 1 * 10 + 5 * 16 = 162 (г/моль).
2. Количество звеньев хлопкового волокна будет равно (n) = 175000 : 162 = 10802
(С₆Н₁₀О₅)_n = (С₆Н₁₀О₅)_ {10802
3. В льняном волокне количество звеньев = 5900000 : 162 = 36420
(С₆Н₁₀О₅)₃₆₄₂₀

Задание №4

Составьте сравнительную таблицу горения органических веществ и их биологического окисления.

Ответ:

Отличительные признаки	Биологическое окисление	Горение органических соединений
Происходит окисление	В живых организмах	Вне живых организмов
Участие ферментов	Наблюдается	Отсутствует
Процессы протекают	Ступенчато	Непрерывно
Огонь	Отсутствует	Часто наблюдается
Энергия	50% энергии выделяется в виде тепла, а остальные 50% превращается в энергию АТФ	Почти вся энергия выделяется в виде тепла
Повышение температуры среды	Не наблюдается в следствие ступенчатого окисления веществ	Вызывает повышение температуры окружающей среды

Проводим исследование.

Задание №1

Выполните лабораторную работу «Обнаружение углеводов с помощью качественной реакции» на с. 200.
Цель: показать наличие углеводов в биологических объектах.
Оборудование: штатив с пробирками, пипетки ёмкостью 1 мл, водяная баня.
Реактивы: холодная вода со льдом, 1 %−ный раствор крахмала, 1 %−ный раствор иода в иодиде калия (раствор Люголя).
Ход работы:
1. К 10—12 каплям 1 %−ного раствора крахмала прибавьте каплю раствора Люголя. Запишите результат.
2. Осторожно нагрейте раствор на водяной бане (100 °С). Отметьте, что произошло с раствором. Запишите результат.
3. Аккуратно поставьте пробирку в холодную воду со льдом. Что происходит с раствором по мере его охлаждения?
4. Сделайте вывод. Объясните сущность наблюдаемых процессов.

Ответ:

1. Мы видим, как крахмал окрасился в синий цвет (качественная реакция на крахмал).
2. В результате нагревания раствора произошло его обесцвечивание.
3. По мере охлаждения раствор становится синего цвета.
4. Вывод: качественной реакцией на крахмал является раствор глюколя, содержащий йод. Если нам нужно узнать, находится ли в биологическом объекте углевод, мы можем провести реакцию с йодом. Синий цвет обозначает наличие углеводов.