Para o corpo humano, assim como para outros seres vivos, é necessária energia. Sem ele, nenhum processo pode ocorrer. Afinal, toda reação bioquímica, todo processo enzimático ou etapa do metabolismo precisa de uma fonte de energia.
Portanto, a importância das substâncias que fornecem ao corpo força para a vida é muito grande e importante. Quais são essas substâncias? Carboidratos, proteínas, gorduras. A estrutura de cada um deles é diferente, pertencem a classes completamente diferentes de compostos químicos, mas uma de suas funções é semelhante - fornecer ao corpo a energia necessária para a vida. Considere um grupo das substâncias listadas - carboidratos.
Classificação dos carboidratos
A composição e estrutura dos carboidratos desde sua descoberta foi determinada pelo seu nome. De fato, de acordo com fontes antigas, acreditava-se que este é um grupo de compostos em cuja estrutura existem átomos de carbono associados a moléculas de água.
Uma análise mais aprofundada, bem como as informações acumuladas sobre a diversidade dessas substâncias, permitiram comprovar que nem todos os representantes possuem apenas essa composição. No entantoessa característica ainda é uma das que determina a estrutura dos carboidratos.
A classificação moderna deste grupo de compostos é a seguinte:
- Monossacarídeos (ribose, frutose, glicose, etc.).
- Oligossacarídeos (bioses, trioses).
- Polissacarídeos (amido, celulose).
Além disso, todos os carboidratos podem ser divididos nos dois grandes grupos a seguir:
- restaurando;
- não restaurador.
A estrutura das moléculas de carboidratos de cada grupo será considerada mais detalhadamente.
Monossacarídeos: características
Esta categoria inclui todos os carboidratos simples que contêm um grupo aldeído (aldoses) ou cetona (cetoses) e não mais que 10 átomos de carbono na estrutura da cadeia. Se você observar o número de átomos na cadeia principal, os monossacarídeos podem ser divididos em:
- trioses (gliceraldeído);
- tetroses (eritrulose, eritrose);
- pentoses (ribose e desoxirribose);
- hexoses (glicose, frutose).
Todos os outros representantes não são tão importantes para o corpo quanto os listados.
Características da estrutura das moléculas
De acordo com sua estrutura, as monoses podem apresentar-se tanto na forma de cadeia quanto na forma de carboidrato cíclico. Como isso acontece? A questão é que o átomo de carbono central no composto é um centro assimétrico em torno do qual a molécula em solução é capaz de girar. É assim que os isômeros ópticos dos monossacarídeos das formas L e D são formados. Em quea fórmula da glicose, escrita na forma de uma cadeia reta, pode ser apreendida mentalmente pelo grupo aldeído (ou cetona) e enrolada em uma bola. A fórmula cíclica correspondente será obtida.
A estrutura química dos carboidratos da série monoz é bastante simples: um número de átomos de carbono formando uma cadeia ou ciclo, a partir de cada um dos quais grupos hidroxila e átomos de hidrogênio estão localizados em lados diferentes ou do mesmo lado. Se todas as estruturas com o mesmo nome estiverem de um lado, um isômero D será formado, se forem diferentes com alternância entre si, um isômero L será formado. Se escrevermos a fórmula geral do representante mais comum dos monossacarídeos de glicose na forma molecular, ela se parecerá com: . Além disso, esse registro também reflete a estrutura da frutose. Afinal, quimicamente, essas duas monoses são isômeros estruturais. A glicose é um álcool aldeído, a frutose é um álcool ceto.
A estrutura e as propriedades dos carboidratos de vários monossacarídeos estão intimamente relacionadas. De fato, devido à presença de grupos aldeído e cetona na composição da estrutura, eles pertencem aos aldeídos e cetoálcoois, o que determina sua natureza química e as reações nas quais eles são capazes de entrar.
Assim, a glicose apresenta as seguintes propriedades químicas:
1. Reações devido à presença de um grupo carbonila:
- oxidação - reação "espelho de prata";
- com hidróxido de cobre (II) recém-precipitado - ácido aldônico;
- agentes oxidantes fortes são capazes de formar ácidos dibásicos (aldaricos), convertendo não apenas o aldeído, mas também um grupo hidroxila;
- recuperação - convertido em álcoois polihídricos.
2. A molécula também contém grupos hidroxila, que refletem a estrutura. Propriedades de carboidratos afetadas por dados de agrupamento:
- capacidade de alquilar - a formação de éteres;
- acilação - formação de ésteres;
- reação qualitativa para hidróxido de cobre (II).
3. Propriedades altamente específicas da glicose:
- butírico;
- álcool;
- fermentação do ácido lático.
Funções realizadas no corpo
A estrutura e função dos carboidratos da série das monoses estão intimamente relacionadas. Estes consistem, antes de tudo, na participação nas reações bioquímicas dos organismos vivos. Qual o papel dos monossacarídeos nisso?
- Base para a produção de oligo e polissacarídeos.
- Pentoses (ribose e desoxirribose) são as moléculas mais importantes envolvidas na formação de ATP, RNA, DNA. E eles, por sua vez, são os principais fornecedores de material hereditário, energia e proteína.
- A concentração de glicose no sangue humano é um verdadeiro indicador da pressão osmótica e suas alterações.
Oligossacarídeos: estrutura
A estrutura dos carboidratos deste grupo é reduzida à presença de duas (dioses) ou três (trioses) moléculas de monossacarídeos na composição. Há também aqueles que incluem 4, 5 ou mais estruturas (até 10), mas os mais comuns são os dissacarídeos. Ou seja, durante a hidrólisecompostos se decompõem para formar glicose, frutose, pentose e assim por diante. Quais compostos se enquadram nesta categoria? Um exemplo típico é a sacarose (açúcar de cana comum), lactose (o principal componente do leite), m altose, lactulose, isom altose.
A estrutura química dos carboidratos desta série possui as seguintes características:
- Fórmula geral da espécie molecular: C12H22O11.
- Dois resíduos de monose idênticos ou diferentes na estrutura do dissacarídeo são conectados um ao outro usando uma ponte glicosídica. A natureza deste composto determinará a capacidade redutora do açúcar.
- Redução de dissacarídeos. A estrutura de carboidratos deste tipo consiste na formação de uma ponte glicosídica entre o hidroxila do aldeído e os grupos hidroxila de diferentes moléculas monos. Estes incluem: m altose, lactose e assim por diante.
- Não redutor - exemplo típico de sacarose - quando se forma uma ponte entre as hidroxilas apenas dos grupos correspondentes, sem a participação da estrutura aldeído.
Assim, a estrutura dos carboidratos pode ser brevemente representada como uma fórmula molecular. Se for necessária uma estrutura detalhada detalhada, ela pode ser representada usando as projeções gráficas de Fisher ou as fórmulas de Haworth. Especificamente, dois monômeros cíclicos (monoses) são diferentes ou idênticos (dependendo do oligossacarídeo), interligados por uma ponte glicosídica. Ao construir, a capacidade de restauração deve ser levada em consideração para exibir corretamente a conexão.
Exemplos de moléculas de dissacarídeo
Se a tarefa estiver na forma: "Observe as características estruturais dos carboidratos", então, para dissacarídeos, é melhor indicar primeiro em quais resíduos de monose ele consiste. Os tipos mais comuns são:
- sacarose - construída a partir de alfa-glicose e beta-frutose;
- m altose - de resíduos de glicose;
- celobiose - consiste em dois resíduos de beta-glicose na forma D;
- lactose - galactose + glicose;
- lactulose - galactose + frutose e assim por diante.
Depois, de acordo com os resíduos disponíveis, deve ser elaborada uma fórmula estrutural com indicação clara do tipo de ponte glicosídica.
Importância para os organismos vivos
O papel dos dissacarídeos também é muito importante, não apenas a estrutura é importante. As funções de carboidratos e gorduras são geralmente semelhantes. A base é o componente de energia. No entanto, para alguns dissacarídeos individuais, seu significado específico deve ser dado.
- A sacarose é a principal fonte de glicose no corpo humano.
- A lactose é encontrada no leite materno de mamíferos, incluindo até 8% no leite feminino.
- A lactulose é obtida em laboratório para uso médico e adicionada aos produtos lácteos.
Qualquer dissacarídeo, trissacarídeo e assim por diante no corpo humano e outras criaturas sofre hidrólise instantânea para formar monoses. É essa característica que fundamenta o uso dessa classe de carboidratos por humanos em sua forma bruta e in alterada (beterraba ou cana-de-açúcar).
Polissacarídeos: características das moléculas
As funções, composição e estrutura dos carboidratos desta série são de grande importância para os organismos dos seres vivos, bem como para a atividade econômica humana. Primeiro, você deve descobrir quais carboidratos são polissacarídeos.
Há muitos deles:
- amido;
- glicogênio;
- murein;
- glucomanan;
- celulose;
- dextrina;
- galactomanan;
- muromin;
- substâncias pécticas;
- amilose;
- quitina.
Esta não é uma lista completa, mas apenas a mais significativa para animais e plantas. Se você executar a tarefa "Marcar as características estruturais dos carboidratos de vários polissacarídeos", primeiro você deve prestar atenção à sua estrutura espacial. Estas são moléculas muito volumosas e gigantescas, consistindo de centenas de unidades de monômeros reticuladas por ligações químicas glicosídicas. Muitas vezes, a estrutura das moléculas de carboidratos polissacarídeos é uma composição em camadas.
Existe uma certa classificação de tais moléculas.
- Homopolissacarídeos - consistem nas mesmas unidades repetidas repetidamente de monossacarídeos. Dependendo das monoses, elas podem ser hexoses, pentoses e assim por diante (glucanas, mananas, galactanas).
- Heteropolissacarídeos - formados por diferentes unidades monoméricas.
Compostos com estrutura espacial linear devem incluir, por exemplo, celulose. A maioria dos polissacarídeos tem uma estrutura ramificada - amido, glicogênio, quitina e assim por diante.
Função no corpo dos seres vivos
A estrutura e as funções deste grupo de carboidratos estão intimamente relacionadas com a atividade vital de todas as criaturas. Assim, por exemplo, as plantas na forma de um nutriente de reserva acumulam amido em diferentes partes da parte aérea ou da raiz. A principal fonte de energia para os animais são novamente os polissacarídeos, cuja quebra produz bastante energia.
Carboidratos desempenham um papel muito significativo na estrutura da célula. A cobertura de muitos insetos e crustáceos consiste em quitina, mureína é um componente da parede celular bacteriana, celulose é a base das plantas.
O nutriente de reserva de origem animal são as moléculas de glicogênio, ou, como é mais comumente chamado, gordura animal. Ele é armazenado em partes separadas do corpo e desempenha não apenas uma energia, mas também uma função protetora contra influências mecânicas.
Para a maioria dos organismos, a estrutura dos carboidratos é de grande importância. A biologia de cada animal e planta é tal que requer uma fonte constante de energia, inesgotável. E só eles podem dar isso, e principalmente na forma de polissacarídeos. Assim, a quebra completa de 1 g de carboidrato como resultado de processos metabólicos leva à liberação de 4,1 kcal de energia! Este é o máximo, não há mais conexões. É por isso que os carboidratos devem estar presentes na dieta de qualquer pessoa e animal. As plantas, por outro lado, cuidam de si mesmas: no processo de fotossíntese, elas formam amido dentro de si e o armazenam.
Propriedades gerais dos carboidratos
A estrutura das gorduras, proteínas e carboidratosgeralmente semelhantes. Afinal, são todas macromoléculas. Mesmo algumas de suas funções são de natureza comum. O papel e a importância de todos os carboidratos na vida da biomassa do planeta devem ser resumidos.
- A composição e estrutura dos carboidratos implicam em seu uso como material de construção para a casca de células vegetais, membranas animais e bacterianas, bem como a formação de organelas intracelulares.
- Função de proteção. É característico de organismos vegetais e se manifesta na formação de espinhos, espinhos e assim por diante.
- Papel do plástico - formação de moléculas vitais (DNA, RNA, ATP e outras).
- Função do receptor. Polissacarídeos e oligossacarídeos são participantes ativos nas transferências de transporte através da membrana celular, "guardas" que capturam os efeitos.
- O papel da energia é o mais significativo. Fornece energia máxima para todos os processos intracelulares, bem como o trabalho de todo o organismo como um todo.
- Regulação da pressão osmótica - a glicose controla isso.
- Alguns polissacarídeos se tornam um nutriente de reserva, uma fonte de energia para os animais.
Assim, é óbvio que a estrutura das gorduras, proteínas e carboidratos, suas funções e papel nos organismos dos sistemas vivos são de importância decisiva e decisiva. Essas moléculas são as criadoras da vida, elas também a preservam e a sustentam.
Carboidratos com outros compostos macromoleculares
Também é conhecido o papel dos carboidratos não em sua forma pura, mas em combinação com outras moléculas. Estes incluem os mais comunscomo:
- glicosaminoglicanos ou mucopolissacarídeos;
- glicoproteínas.
A estrutura e as propriedades dos carboidratos desse tipo são bastante complexas, pois vários grupos funcionais são combinados em um complexo. O principal papel das moléculas desse tipo é a participação em muitos processos de vida dos organismos. Os representantes são: ácido hialurônico, sulfato de condroitina, heparan, sulfato de queratan e outros.
Há também complexos de polissacarídeos com outras moléculas biologicamente ativas. Por exemplo, glicoproteínas ou lipopolissacarídeos. Sua existência é importante na formação das reações imunológicas do organismo, pois fazem parte das células do sistema linfático.
