Углеводы | Химия 10 класс

Углеводы

План урока

  • Классификация углеводов. Номенклатура
  • Строение моносахаридов: глюкоза и фруктоза
  • Физические свойства углеводов
  • Химические свойства моносахаридов. Глюкоза
  • Химические свойства дисахаридов. Сахароза
  • Химические свойства полисахаридов. Крахмал и целлюлоза
  • Получение углеводов
  • Применение углеводов. Нахождение в природе

Цели урока

  • рассмотреть особенности строения и классификации углеводов
  • научиться составлять развёрнутые структурные формулы глюкозы и фруктозы
  • научиться составлять уравнения химических реакций с участием глюкозы как моносахарида; крахмала и целлюлозы как полисахаридов
  • рассмотреть основные способы  получения углеводов
  • рассмотреть применение важнейших углеводов

Разминка

  • С помощью какого реактива можно распознать альдегид, многоатомный спирт, карбоновую кислоту?
  • Где вы встречали реакцию поликонденсации? Чем она отличается от реакции полимеризации?
  • Назовите основные способы получения спиртов.

Строение углеводов. Номенклатура. Изомерия

 

Само название «углеводы» говорит о том, что это соединения с общей формулой Cnh3nOn или Cn(h3O)n , которые состоят из углерода и воды.

 

Содержание углеводов в живых клетках различно. В животных колеблется от 1 до 5 %. В растениях содержание углеводов заметно выше — до 70 % в некоторых запасающих органах, например, в клубнях картофеля. Кроме высокого содержания углеводов для растений характерно и большее их разнообразие.

 

Углеводы делятся на две группы: простые углеводы, или моносахариды (сахара), и сложные углеводы, или полисахариды. Часто выделяют ещё и третью группу — олигосахариды, состоящие из двух-десяти моносахаридных остатков. Чаще всего это дисахариды.

 

Моносахариды

 

Простые углеводы представляют собой многоатомные спирты, содержащие гидроксильную группу у каждого атома углерода, кроме одного, несущего альдегидную, или кетогруппу. Эта группа обычно взаимодействует с одной из спиртовых групп молекулы, образуя циклическую форму. 

 

Моносахариды , обычно встречающиеся в живых организмах, содержат пять или шесть атомов углерода.

 

Пентозы (5 атомов углерода) входят в состав нуклеиновых кислот (рибоза и дезоксирибоза) ; гексозы (6 атомов углерода): глюкоза и фруктоза , которые являются наиболее распространёнными моносахаридами. Они хорошо растворимы в воде, образуют кристаллы и имеют сладкий вкус. 

 

Дисахариды

 

Дисахариды — это углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, соединённых друг с другом за счёт взаимодействия гидроксильных групп. 

 

Примером наиболее распространённых в природе дисахаридов является сахароза (свекловичный или тростниковый сахар). Молекула сахарозы состоит из остатков глюкозы и фруктозы.

 

Полисахариды

 

Молекулы моносахаридов могут образовывать связи между собой с потерей молекулы воды. В результате образуются полисахариды . Полисахариды нерастворимы в воде и не имеют сладкого вкуса. Так как к одному остатку моносахарида может быть присоединено несколько других остатков, полисахариды могут иметь разветвлённую структуру. В живых организмах наиболее широко распространены полимеры глюкозы — крахмал, гликоген и целлюлоза.

 

Классификацию углеводов с примерами можно представить в виде следующей схемы (рис. 1).

Рисунок 1. Классификация углеводов

Строение моносахаридов: глюкоза и фруктоза

 

Глюкоза и фруктоза имеют одинаковые молекулярные формулы: C6h22O6. Они являются изомерами. Глюкоза — это альдегидоспирт :

Фруктоза является кетоноспиртом.

Глюкоза (как и фруктоза) может иметь циклические формулы (рис. 2).

Рисунок 2. Образование циклических форм глюкозы

Физические свойства углеводов

 

Моносахариды и дисахариды являются кристаллическими веществами, сладкими на вкус, хорошо растворимы в воде.

Полисахариды хуже растворяются в воде и не имеют сладкого вкуса.

 

Химические свойства моносахаридов. Глюкоза

 

Моносахариды глюкоза и фруктоза содержат несколько гидроксильных групп, поэтому для них будут характерны свойства многоатомных спиртов. Кроме этого, они проявляют свойства карбонильных соединений, так как глюкоза содержит альдегидную группу, а фруктоза — кетогруппу.

 

Свойства многоатомных спиртов

 

Рисунок 3. Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (II) без нагревания

Глюкозу можно представить как пятиатомный альдегидоспирт, а фруктозу — как пятиатомный кетоспирт.

 

Следовательно, они реагируют с гидроксидом меди (II) без нагревания с образованием раствора ярко-синего цвета. Это является качественной реакцией на многоатомные спирты (рис. 3).

Рисунок 4. Взаимодействие глюкозы с гидроксидом меди (II) при нагревании

Фруктоза, будучи также многоатомным спиртом, реагирует с гидроксидом меди (II) аналогично (рис. 4).

 

Свойства альдегидов

 

Глюкоза проявляет свойства альдегида. Поэтому при её нагревании с  гидроксидом меди (II) образуется глюконовая кислота и характерный осадок оксида меди (I) красно-коричневого цвета.

С аммиачным раствором оксидом серебра (I) и глюкозы мы наблюдаем под действием температуры уже известную вам реакцию «серебряного зеркала».

Рисунок 5. Реакция «серебряного зеркала» с глюкозой

Фруктоза, будучи кетоноспиртом, не вступает в реакции окисления.

 

Глюкоза (как и фруктоза) восстанавливается водородом до шестиатомного спирта сорбита, который применяется как сахарозаменитель.

Брожение глюкозы

 

Брожение относится к специфическим свойствам глюкозы. Она подвергается спиртовому брожению в присутствии дрожжей:

 

C6h22O6 → C2H5OH + CO2↑.

 

Молочнокислому брожению , осуществляемому молочнокислыми бактериями:

 

C6h22O6 → 2Ch4-CH(OH)-COOH .

 

Кроме этого, существует также маслянокислое брожение , которое инициируют маслянокислые бактерии:

 

C6h22O6 → Ch4-Ch3-Ch3-COOH +2h3↑ + 2CO2↑.

 

Химические свойства дисахаридов. Сахароза

 

Дисахариды состоят из двух молекул глюкозы: мальтоза, лактоза (глюкоза + галактоза) или из глюкозы и фруктозы — сахароза.

 

Главная особенность дисахаридов, которые, кстати, являются многоатомными спиртами, — способность подвергаться гидролизу при нагревании в присутствии кислоты. Так, сахароза гидролизуется на глюкозу и фруктозу:

 

C12h32O11 + h3O→C6h22O6 + C6h22O6.

 

Химические свойства полисахаридов. Крахмал и целлюлоза

 

Полисахариды крахмал и целлюлоза имеют похожую молекулярную формулу (C6h20O5)n, так как состоят из молекул глюкозы. Отличаются расположением структурных звеньев и их количеством.

 

Крахмал подвергается кислотному гидролизу, в результате которого сначала образуются  декстрины (участки крахмала с меньшим числом звеньев), затем дисахарид мальтоза, потом глюкоза.

 

(C6h20O5)n  + nh3O→ 0,5nC12h32O11 → nC6h22O6 

 

У целлюлозы возможны подобные процессы, но протекают они значительно сложнее по сравнению с крахмалом.

 

Получение углеводов

 

Вы знаете, что в природе углеводы, в первую очередь глюкоза, образуются в результате фотосинтеза в зелёных частях растений:

 

6CO2 + 6h3O→C6h22O6  + 6O2.

 

Углеводы являются источником энергии для животных и самих растений. «Сгорая» в кислороде, они образуют углекислый газ и воду:

 

C6h22O6  + 6O2 → 6CO2 + 6h3O.

 

Применение углеводов. Нахождение в природе

 

Моносахариды и дисахариды встречаются  в различных растениях. Так, глюкоза содержится в соке фруктов и ягод, особенно винограда. Отсюда пошло второе название моносахарида — «виноградный сахар».

 

Фруктоза чаще всего встречается во фруктах, поэтому получила название «фруктовый сахар». Она слаще сахарозы и глюкозы, поэтому иногда применяется как сахарозаменитель.

 

Аналогично получил своё название «молочный сахар», так как в молочных продуктах содержится лактоза.

 

Мальтоза («солодовый сахар») образуется при гидролизе крахмала, содержится в проросших зёрнах зерновых растений.

 

Моносахариды и дисахариды выполняют энергетическую функцию.

 

Крахмал, гликоген, хитин, целлюлоза являются полисахаридами глюкозы. Они выполняют строительную, запасающую и энергетическую функции.

 

Углеводы очень широко применяются человеком. В первую очередь, это пищевая промышленность, производство алкоголя, лекарственных препаратов и т. д. (рис. 6).

Рисунок 6. Применение некоторых карбоновых кислот

Упражнение 1

 

Вам выдали три пробирки с неподписанными веществами: глюкоза, этаналь, глицерин. Имея в распоряжении свежеприготовленный гидроксид меди (II), составьте алгоритм определения веществ. Составьте уравнения химических реакций на альдегидную группу.

Упражнение 2

 

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения: крахмал → глюкоза → глюконовая кислота → глюконат кальция.

 

Формулы веществ записывайте структурно.

Контрольные вопросы

 

1. Какие углеводы вы знаете? В чём особенности их строения?

2. Какие химические свойства характерны для глюкозы? Почему это вещество относится к веществам с двойственными функциями?

3. Как глюкоза образуется в природе?

4. Где содержатся фруктоза, мальтоза и целлюлоза в природе? Укажите их значение.

5. Укажите области применения углеводов.

Ответы

 

Упражнение 1

 

1. Ко всем веществам в трёх пробирках добавляем гидроксид меди (II).

 

Если образуется раствор ярко-синего (василькового) цвета, следовательно, это глицерин или глюкоза.

 

Нагреваем оба вещества.

 

Там, где при нагревании появляется осадок кирпично-красного цвета, находилась глюкоза.

Значит, во второй пробирке глицерин.

 

2. Нагреваем третью пробирку, в которой пока не было видимых изменений. Появляется осадок. Это этаналь.

Упражнение 2

 

(C6h20O5)n  + nh3O→  nC6h22O6 

 

Кислородсодержащие. Углеводы. Подготовка к ЕГЭ

Похожие презентации:

Сложные эфиры. Жиры

Физические, химические свойства предельных и непредельных карбоновых кислот, получение

Газовая хроматография

Хроматографические методы анализа

Искусственные алмазы

Титриметрические методы анализа

Биохимия гормонов

Антисептики и дезинфицирующие средства. (Лекция 6)

Клиническая фармакология антибактериальных препаратов

Биохимия соединительной ткани

1. Подготовка к ЕГЭ: КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИЕ. УГЛЕВОДЫ.

Углеводы –природные вещества, большая часть
которых имеет состав, отвечающий формуле
Сm(h3O)n, где m> или = 3.
углеводы
моносаха
риды
Пентозы
С5Н10О5
Рибоза.
дисахариды
Гексозы
С6Н12О6
глюкоза,
фруктоза.
С12Н22О11
Лактоза,
сахароза,
мальтоза
полисаха
риды
(С6Н10О5)n
крахмал,
гликоген,
целлюлоза

3. Структурные формулы молекул — моносахариды:

Рибоза
Глюкоза
Фруктоза

4. Структурные формулы молекул — дисахариды:

Сахароза
(глюкоза и фруктоза)
Мальтоза
(D -глюкоза и D-глюкоза)
Лактоза
( глюкоза и галактоза)

5. Структурные формулы молекул — полисахариды:

Целлюлоза
( остатки D- глюкозы)
крахмал

6. Изомерия.

Глюкоза (1) и фруктоза (2)
являются
структурными изомерами
(межклассовая изомерия
альдегидов и кетонов).
Глюкоза существует в форме
двух оптических изомеров:

7. Изомерия

Формуле С6Н12О6 только в открытой форме (без учета
циклических структур) соответствуют 24 изомера
(структурных и пространственных).
В растворах моносахаридов формы открытой цепной (оксоформе) и циклической (полуацетальной) находятся в равновесии
друг с другом. В водном растворе глюкозы существуют
следующие структуры:
Подобное динамическое равновесие структурных изомеров
называется таутомерией. Данный случай относится к циклоцепной таутомерии моносахаридов.
Мальтоза (солодовый сахар ) способна к таутомерии, так как для
образования эфирной связи использован только один из
глюкозидных гидроксилов, и , следовательно, содержит в
скрытой форме альдегидную группу.

9. Физические свойства

1. моносахариды-бесцветные кристаллические
вещества, сладкие на вкус, хорошо
растворимые в воде, растворы не проводят
электрический ток, нерастворимы в эфире,
плохо растворимы в спирте.
2. дисахариды-бесцветные кристаллы, сладкие
на вкус, хорошо растворимые в воде,
растворы не проводят электрический ток.
3. полисахариды: крахмал-белый порошок,
нерастворимый в холодной воде, в горячей он
постепенно набухает. Целлюлоза-белый
порошок, нерастворимый в воде.

10. Химические свойства –моносахара.

Глюкоза — альдегидоспирт.
По гидроксогруппе, реагирует как многоатомный спирт, – с
гидроксидом меди (II) (без нагревания) характерное синее
окрашивание.
По альдегидной группе, реагирует как альдегид:
с раствором оксида серебра ( реакция серебряного зеркала) и с
гидроксидом меди (II) при нагревании (красное окрашивание)образуется глюконовая кислота. По схеме:
С6Н12О6 + [O] СН2ОН-СНОН-СНОН-СНОН-СНОН-СООН
Восстановление глюкозы дает шестиатомный спирт сорбит. В
качестве восстановителя применяют амальгама натрия, водород
в присутствии никеля.
С6Н12О6 + h3 (Ni) C6Н14О6
Горение: С6Н12О6 + 6О2 6СО2 + 6Н2О.

11. Реакции брожения глюкозы и фруктозы:

1. Спиртовое брожение:
С6h22O6(дрожжи) 2C2H5OH +2CO2
2. Молочнокислое брожение:
С6h22O6(бактерии) 2Ch4-CH(OH)-COOH
3. Маслянокислое брожение:
С6h22O6 C3H7COOH + 2CO2 +2h3
4. Лимоннокислое брожение:
С6h22O6 + [O](ферменты)
HOOCCh3-C(COOH)(OH)-Ch3COOH

12.

Получение глюкозы1. Гидролиз крахмала и целлюлозы:
А) под действием минеральных кислот
(C6h20O5)n + n-1h3O nC6h22O6
Б) ферментативный гидролиз
Крахмал(ферменты) — глюкоза;
Целлюлоза(ферменты) –глюкоза.
2. Фотосинтез: 6СО2+6Н2О=С6Н12О6+6О2

13. Химические свойства дисахаридов

1. Гидролиз дисахаридов в кислой среде или
под действием ферментов:
Сахароза + вода = фруктоза и глюкоза
С12Н22О11 + Н2О C6h22O6+C6h22O6
Восстанавливающие дисахара (с гликозидным
гидроксилом-мальтоза, целлобиоза, лактоза)
реагируют с аммиачным раствором оксида серебра
и восстанавливают гидроксид меди (II) до оксида
меди (I).

14. Свойства полисахаридов:

1. При нагревании в кислой среде идет реакция
гидролиза с образованием конечного продукта
–глюкозы.(С6h20O5)n + nh3O(t,H*) nC6h22O6
2. Целлюлоза взаимодействует с азотной кислотой
с образованием сложных эфиров:
(C6H7O2(OH)3)n+3nHNO3(h3SO4)
(C6H7O2(ONO2)3)n+3nh3O
3. Целлюлоза взаимодействует с уксусной
кислотой с образованием сложного эфира
триацетата:
(C6H7O2(OH)3)n+3nСh4COOH(h3SO4)
(C6H7O2(OCOCh4)3)n+3nh3O

15. Задание:

1 Напишите уравнения по схеме:
крахмал-глюкоза- этиловый спирт- этанальуксусная кислота-триацетат целлюлозы.
Оксид углерода (IV)-крахмал-глюкозамолочная кислота.
Целлюлоза-глюкоза-оксид углерода (IV)глюкоза-молочная кислота.
Крахмал — мальтоза-глюкоза- этиловый спирт
— уксусноэтиловый эфир-ацетат натрия.

16. Сахароза взаимодействует с веществами:

1)
2)
3)
4)
5)
6)
Вода
Гидроксид кальция
Углекислый газ
Оксид серебра
Уксусный ангидрид
Сульфат натрия
Ответ: 1,2,4.

17. Фруктозу характеризуют следующие признаки:

1) Отсутствие таутомерии
2) Наличие кетоногруппы
3) Взаимодействие с глюкозой
4) Наличие альдегидной группы
5) Не взаимодействует с водородом
6) Взаимодействует с метанолом.
Ответ: 2,3,6

18.

Для глюкозы возможно взаимодействие с :1) Ch4COOH
2) h3SO4 (конц)
3) Cu(OH)2
4) (Ch4)2O
5) Fe
6) h3O
Ответ: 1,2,3

19. В отличие от сахарозы, рибоза:

1)
2)
3)
4)
Реагирует с кислородом.
Реагирует с серной кислотой (конц).
Восстанавливается водородом.
Окисляется аммиачным раствором
серебра.
5) Реагирует с уксусным альдегидом.
6) Окисляется гидроксидом меди (II).
Ответ: 3,4,6

20. В отличие от сахарозы, глюкоза:

1.
2.
3.
4.
Реагирует с кислородом.
Реагирует с серной кислотой (конц).
Восстанавливается водородом.
Окисляется аммиачным раствором
серебра.
5. Реагирует с сульфатом натрия.
6. Окисляется гидроксидом меди (II).
Ответ: 3,4,6

21. Электролитами не являются:

1) глюкоза, метанол, глицерин
2) Этанол, хлорид кальция, сульфат бария
3) Ацетат натрия, гидроксид натрия, бензоат
натрия
4) Сульфат цинка, сахароза, муравьиная
кислота.
Ответ: 1

22. Для крахмала и целлюлозы верны следующие суждения:

1. Имеют общую формулу (С6Н10О5)n.
2. Имеют одинаковую степень
полимеризации.
3. Являются природными полимерами.
4. Вступают в реакцию «серебряного
зеркала».
5. Не подвергаются гидролизу.
6. Состоят из остатков молекул глюкозы.
Ответ: 1,3,6

23. И глюкоза и целлюлоза реагируют:

1. с водородом.
2. С сульфатом меди (II).
3. Уксусной кислотой.
4. Гидроксидом железа (III).
5. Азотной кислотой.
6. Кислородом.
Ответ: 3,5,6

24. Глюкоза взаимодействует с:

1. Карбонатом кальция.
2. Гидроксидом меди (II).
3. Водородом.
4. Сульфатом натрия.
5. аммиачным раствором серебра.
6. Водой.
Ответ: 2,3,5

25. Группа –ОН содержит каждое из веществ:

1)
2)
3)
4)
Глюкоза и фенол
Фенол и толуол
Толуол и этанол
этанол и стирол
Ответ: 1

26. Глюкоза реагирует с:

1) Этаном
2) Водородом
3) Гидроксидом меди (II)
4) Оксидом углерода(IV)
5) Серной кислотой (конц)
6) Сульфатом меди (II).
Ответ: 2,3,5

27. Сахароза относится к:

1)
2)
3)
4)
Моносахаридам
Полисахаридам
Дисахаридам
Гексозам.
Ответ: 3

28. Все углеводы:

1)
2)
3)
4)
Сладкие на вкус
Растворяются во воде
Являются электролитами
Твердые вещества
Ответ: 4

29. В реакцию «серебряного зеркала» вступает каждое из двух веществ:

1)
2)
3)
4)
Этановая кислота и этанол
Глюкоза и метаналь
Этин и этандиол-1,2
Метановая кислота и сахароза.
Ответ: 2

30. Верны ли следующие суждения об углеводах?

А. К полисахаридам относятся целлюлоза и
крахмал.
Б. Глюкоза – типичный представитель гексоз.
1)Верно только А
2)Верно только Б
3)Верны оба суждения
4)Оба суждения неверны.
Ответ: 3

31. При окислении глюкозы образуется:

1)
2)
3)
4)
Сорбит
Сахароза
Глицерин
Глюконовая кислота.
Ответ: 4

32. Верны ли следующие суждения об углеводах:

А. Глюкоза, в отличие от фруктозы, дает
реакцию серебряного зеркала.
Б. Сахароза относится к моносахаридам.
1) Верно только А
2)Верно только Б
3)Верны оба суждения
4)Оба суждения неверны.
Ответ: 1

33. Природным полимером является:

1) полиэтилен.
2) Поливинилхлорид
3) Крахмал
4) Полистирол
Ответ:3

34. Глюкоза взаимодействует с:

1)
2)
3)
4)
5)
6)
Карбонатом кальция
Гидроксидом меди(II)
Водородом
Сульфатом натрия
Аммиачным раствором оксида серебра (I)
Водой
Ответ: 2,3,5

35. Гидролизу не подвергается:

1)
2)
3)
4)
Крахмал
Целлюлоза
Глюкоза
Сахароза.
Ответ: 3

36. В отличие от сахарозы, глюкоза:

1)
2)
3)
4)
Реагирует с кислородом
Реагирует с серной кислотой (конц)
Восстанавливается водородом
Окисляется аммиачным раствором оксида
серебра
5) Реагирует с уксусной кислотой
6) Окисляется гидроксидом меди (II)
Ответ: 3,4,6

37.

Верны ли следующие суждения об углеводах? А. Глюкоза взаимодействует с гидроксидом
меди (II).
Б. Для целлюлозы возможно образование
ацетатов.
1)Верно только А
2)Верно только Б
3)Верны оба суждения
4)Оба суждения неверны.
Ответ: 3

English     Русский Правила

макромолекул

макромолекул Макромолекулы

До сих пор мы рассматривали только малые молекулы. Многие из молекул, важных для биологических процессов, ОГРОМНЫ. Эти известны как макромолекулы. Большинство макромолекул представляют собой полимеры, т. длинные цепочки субъединиц, называемые мономерами. Эти субъединицы часто очень похожи друг на друга, и при всем многообразии полимеров (и живых вещи в целом) есть только около 40 — 50 общих мономеров.

Изготовление и разрушение полимеров

Соединение двух мономеров достигается с помощью процесса, известного как дегидратационный синтез. Один мономер отдает гидроксильную (ОН) группу, а другой дает (H). Они объединяются, чтобы сделать молекулу воды. Отсюда и название дегидратация синтез.

Полимеры разрушаются в процессе, известном как гидролиз . Связи между мономерами разрушаются при добавлении воды. (3.3, стр. 36)

Существует четыре основные категории органических соединений. в живых клетках.

Углеводы

Углеводы – это сахара и их полимеры. Простой сахара называются моносахаридами. Они могут быть соединены с образованием полисахаридов (3.5, стр. 38). Глюкоза является важным моносахаридом. Сахароза, дисахарид (состоящий из двух моносахаридов), столовый сахар. (Обратите внимание на окончание «ose» характерны для большинства сахаров.)

Полисахариды могут быть получены из тысяч простых сахаров связаны вместе. Эти большие молекулы могут быть использованы для хранения энергии. или для структуры. Сначала пара примеров хранения:

Крахмал – запасной полисахарид растений. Его представляет собой гигантскую нить глюкозы. Растение может использовать энергию крахмала сначала гидролизуя его, делая глюкозу доступной. Большинство животных могут также гидролизовать крахмал. Вот почему мы его едим.

Животные запасают гликогена в качестве запаса глюкозы. Он хранится в печени и мышцах. (3.7, стр. 39)

И несколько примеров структурных углеводов:

Целлюлоза — это полисахарид, вырабатываемый растениями. Это компонент клеточных стенок. Целлюлоза также является нитью глюкозы. молекулы. Поскольку глюкоза соединена вместе по-разному, целлюлоза имеет другую форму и, следовательно, другие свойства, чем крахмал или гликоген. Ферменты (мы скоро узнаем о них больше), которые используются для гидролиза крахмала не действуют на целлюлозу. Большинство организмов не могут переваривать целлюлозы и проходит прямо через них (грубый корм). Козы и термиты на самом деле не переваривают целлюлозу, у них есть бактерии, которые делают это за них.

Хитин — важный полисахарид, используемый для производства экзоскелеты членистоногих.

Липиды

Все липиды сходны в том, что они (по крайней мере частично) гидрофобный . Существует три важных семейства липидов: жиры, фосфолипиды и стероиды.

Жиры

Жиры представляют собой большие молекулы, состоящие из молекул двух типов: глицерин и некоторые жирные кислоты. Жирная кислота имеет длинную цепь углерод и водород, обычно называемый углеводородным хвостом, с головка карбоксильной группы. (Карбоксильная группа поэтому ее называют кислотой). Глицерин имеет три атома углерода (3.8b, стр. 40), поэтому он может содержать три жирные кислоты. Это могут быть одинаковые три или разные. Это расположение трех почему жиры называются триглицериды.

Жиры могут быть насыщенными и ненасыщенными. Это связано с количество водорода в хвосте. Ненасыщенные жирные кислоты содержат некоторое количество водорода отсутствуют, их заменяют двойные связи. Двойная связь дает жирную кислотный излом (3.8c, стр. 40). Насыщенные жиры твердые при комнатной температуре и происходят от животных, ненасыщенные жиры происходят от растений и являются жидкими при комнатной температуре.

Жиры используются в качестве хранилища энергии высокой плотности у животных и в растениях (семенах). Его также можно использовать для изоляции животных.

Фосфолипиды

Фосфолипиды похожи на жиры, но содержат две жирные кислоты и фосфатная группа присоединена к глицерину. Хвосты жирных кислот гидрофобны. но фосфатная часть гидрофильна. Это важная особенность эти молекулы.

Подробнее о фосфолипидах, когда мы рассмотрим структуру мембраны.

Стероиды

Стероиды также являются липидами, но имеют углеродный скелет из четырех соединенных колец (здесь нет глицерина) (3.9, стр. 41). Разные свойства различных стероидов обусловлены присоединенными функциональными группами. Холестерин — это стероид, который можно модифицировать для образования многих гормонов.

Белки

Белки чрезвычайно важны. Они большие, сложные молекулы, которые используются для структурной поддержки, хранения, для транспортировки веществ, и как ферменты. Это сложная, разнообразная группа молекул, однако все они представляют собой полимеры всего из 20 аминокислот.

Аминокислоты имеют углерод, присоединенный к водороду, амино группа, карбоксильная группа и что-то еще (R). Это что-то другое которые придают аминокислоте ее характеристики (3.12a&b, стр. 42).

Аминокислоты соединены между собой пептидными связями (дегидратация синтез) (3.13, стр. 43). Полипептидные цепи представляют собой цепочки аминокислот, соединены пептидными связями.

Белки образуются путем скручивания одного или нескольких полипептидов цепи. Именно форма или конформация белка придает ему его свойства. Различают четыре уровня структуры белка.

Первичная структура представляет собой уникальную серию амино кислоты. Вторичная структура является результатом водородных связей вдоль цепь, которая вызывает повторяющиеся спиральные или сложенные узоры. третичный структура накладывается на вторичную структуру. это нерегулярный искривления, образованные связыванием между группами R. Некоторые группы R амино кислоты имеют сульфгидрильные группы, которые образуют дисульфидные мостики. Четвертичная структура возникает, когда белок состоит из большего количества чем одна полипептидная субъединица (например, гемоглобин, который имеет четыре полипептидных субъединицы). Четвертичная структура представляет собой взаимосвязь этих субъединиц. (Рисунок на стр. 45 для краткого изложения) Когда структура белка была изменена мы говорим, что он был денатурирован. Денатурация происходит, когда водородные связи которые удерживают части молекулы от других частей, которые распадаются. Обычно в результате воздействия экстремальных значений pH или тепла. Некоторая денатурация обратима некоторые необратимы. Приготовление яиц денатурирует белки в яичных белках. Они не могут быть сырыми. Высокая температура может денатурировать белки (ферменты) в человеческое тело, которое может быть фатальным.

Нуклеиновые кислоты

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) представляют собой полимеры нуклеотидов (3. 20a, стр. 47). Позже мы узнаем больше подробно опишите роль этих нуклеиновых кислот в синтезе белка.

Нуклеотиды состоят из трех частей: фосфата, пентозы сахар и азотистое основание. Пентозный сахар ДНК представляет собой дезоксирибозу. Пентозный сахар РНК — рибоза.

ЯЧЕЙКИ

Все организмы состоят из ячеек . Субклеточные структуры называются органеллами . Цитология — это изучение клеточной структуры. «Анатомия» клетки называется ее ультраструктурой .

Существует два типа клеток: прокариотические клетки и эукариотических клеток . Четыре из пяти царств, протисты, растения, грибы и животные состоят из эукариотических клеток. Другое королевство, Монера (бактерии и цианобактерии) состоит из прокариотических клеток. прокариотический клетки не имеют истинного ядра. У них есть генетический материал (ДНК), но он в нуклеоид область. У эукариот ДНК находится в ядре . который окружен мембранной ядерной оболочкой . Ядро эукариот окружен в клетке цитоплазмой . органеллы расположены в цитоплазме. Многие органоиды, обнаружены у эукариот, но не обнаружены у прокариот.

Клетки обычно очень маленькие. Размер самого маленького клеток ограничивается минимальным количеством необходимого генетического материала. чтобы клетка продолжала работать. На большом конце размер ячейки ограничен прохождение материалов через плазматическая мембрана . Все ячейки заключены в плазматическую мембрану, и именно через эту мембрану все питательные вещества и отходы должны пройти. По мере роста трехмерного объекта по размеру площадь его поверхности не поспевает за объемом. Таким образом клетки достигают ограничение их максимального размера. Разделение различных клеточных функций в другие закрытые мембраной структуры позволяет клеткам большего размера. Это почему эукариотические клетки обычно крупнее прокариотических. Другой фактором, ограничивающим размер ячеек, является то, что ячейка должна контролироваться по ядру. Вы должны посмотреть раздел 4.2 о разновидностях размеров ячеек.

БИОХИМИЯ I

Если вас озадачивает химия в этом разделе, вам следует прочитать Bare Bones Chemistry

Этот файл содержит информацию о липидах и углеводы

Мономеры и полимеры
Растения состоят из органических соединений различного размера и состав. Большие молекулы обычно состоят из полимеров. цепочек меньших, более простых молекул, которые являются мономерами. Таким образом, крахмал представляет собой полимер на основе мономеров глюкозы. Три классы полимеров важны для функционирования растений: полисахариды, белки и нуклеиновые кислоты. Вместе с липидов (большинство из которых не полимеры) эти молекулы составляют большую часть структуры растения.

Липиды
Липиды – жирные вещества с длинными углеводородными цепями и часто сложноэфирные связи где-то в молекуле. Есть три класса липидов в растениях. Самыми простыми являются триглицериды или жиры, в которых три жирные кислоты присоединен к молекуле глицерина сложноэфирной связью. Это наиболее энергоемкая форма резерва питания (для растений и для нас). Растения склонны накапливать жиры только тогда, когда это важно упаковать много энергии в маленькое пространство, такое как семя.

Мембранные липиды сходны с триглицеридами за исключением того, что одна из жирных кислот заменена полярной группа, такая как сахар в гликолипиде или фосфат соединения в фосфолипиде. Комбинация полярной головы группа и неполярный хвост важны в мембране структура и функция

(две структуры выше показывают пять основных жирных кислот содержится в растительных липидах. Вообще говоря, ненасыщенный кислоты (олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты) более жидкие (и желательно с точки зрения питания), чем насыщенные кислоты (пальмитиновая и стеариновая). Маргарины часто изготавливают из растительных масла путем химической гидрогенизации жирных кислот; это делает они более насыщенные и твердые.

Кутикулярные липиды представляют собой сложную смесь углеводородов и сложные эфиры длинноцепочечных алифатических кислот и спиртов встроенный в липидный полимер, называемый кутин. Воски и кутин составляют кутикулу, которая является водоудерживающим барьером вокруг надземных частей растений.

Углеводы

Как следует из их названия, углеводы состоят из элементов воды и углерода, поэтому их формула приближается кратно Ch3O. Большая часть сухой массы растений углевод того или иного вида. Все углеводы являются полярные и низкомолекулярные формы — это то, что мы обычно знаем как сахара. Сахара свободно растворимы в воде. Простейший это трехуглеродный сахар, глицеральдегид, но большая часть углеводы в растениях основаны на глюкозе или других шести углеродные сахара.

Как и другие сахара, глюкоза может существовать в двух основных формах: открытая цепь или кольцевая структура. Когда кольцо замыкается Группа ОН на последнем углероде может быть верхней (бета) или нижней (альфа). Затем это влияет на то, как сахара могут быть соединены вместе в более крупные молекулы.

Когда сахара перемещаются по растению, они обычно в форме сахарозы, в которой глюкоза и фруктозы соединены гликозидной связью. Эта связь сделана путем удаления элементов воды из двух сахаров. Может быть нарушен повторным введением этих элементов — процесс гидролиз («расщепление воды») часто можно осуществить путем нагревание в кислом растворе. Например, делается кукурузный сироп. нагреванием крахмала из кукурузы в разбавленной кислоте. Организмы используют ферменты для осуществления этого вид реакции без нагревания и в нейтральном решение.

Полисахариды состоят из сотен соединений моносахариды за счет гликозидных связей. Самая обычная еда резервом растений является крахмал, который, как вы, вероятно, знаете, может быть растворено в кипящей воде:

Присоединение глюкозы к бета-конфигурации дает очень различные полисахариды, целлюлоза. Он совершенно нерастворим в воде и является наиболее важный структурный компонент клеточных стенок растений:

Еще один важный компонент клеточной стенки, особенно в травянистая ткань – пектин. Он состоит из модифицированного сахар, галактуроновая кислота и в растении карбоксил группы этерифицированы метильными (Ch4) группами, которые не показано на картинке:

Клеточные стенки грибов состоят из хитина.