Węglowodany

Podział , występowanie i zastosowanie cukru .


Cukry ( inaczej węglowodany ,cukrowce lub sacharydy ) to organiczne związki chemiczne o charakterze aldehydo- lub katoalkoholi (wielotlenowe aldehydy
i ketony , czyli aldozy i ketozy ). Są obok białek
i tłuszczów podstawowym składnikiem organizmów żywych (zwłaszcza roślin), jeden z podstawowych składników występujących w pokarmach zwierząt i obok tłuszczów są podstawowym źródłem energii .
Węglowodany dzieli się na proste (monosacharydy, m.in. glukoza , fruktoza , galaktoza) i złożone , które można rozłożyć do monosacharydów .
Zależnie od liczby podjednostek monosacharydowych rozróżnia się oligosacharydy ( należą tu m.in. dwucukry – sacharoza , laktoza , mannoza )
i polisacharydy ( wielocukry , m.in. skrobia , glikogen, celuloza i dekstran ) .
Mono- i oligosacharydy są dobrze rozpuszczalne
w wodzie . Monosacharydy i niektóre oligosacharydy mają właściwości redukcyjne , często wykorzystywane
w reakcjach identyfikacyjnych i do il9ościowego oznaczania cukrów do celów klinicznych .
Biosynteza węglowodanów ze składników nieorganicznych (dwutlenku węgla i wody) zachodzi na wielka skalę
w roślinach zielonych w procesie fotosyntezy .

Równanie fotosyntezy :
6CO2+6H2o+en.świetlna =C6H12O6+6O2

Wzór ogólny cukrów : Cx(H2O)y

Grupy aldehydowe i ketonowe w łańcuchach węglowodanów mogą reagować z grupami hydroksylowymi w tym samym łańcuchu tworząc wewnątrzcząsteczkowe , pierścieniowe – odpowiednio – hemiacetale lub hemiketale .

Węglowodany rozpowszechnione są w przyrodzie ożywionej jako materiał budulcowy i zapasowy , źródło energii oraz intermediaty w szlakach metabolicznych (fosforanowe estry węglowodanów ) .
Węglowodany stanowią surowiec do produkcji żywności , leków , tkanin, papieru , włókien sztucznych , materiałów wybuchowych .

Przykłady węglowodanów :

-Jednocukry:

· Ryboza :
Inaczej zwana aldopentoza , wzór : C5H10O5 ,
Biała substancja krystaliczna rozpuszczalna
w wodzie i alkoholu . Jej temperatura topnienia to 87oC . Jest metabolitem pośrednim w cyklu pentozofosforanowym i składnikiem m.in. kwasów rybonukleinowych , witaminy B12 , ATP (adenozynotrójfosforanu - nukleotydu zawierającego trzy reszty kwasu fosforowego , resztę adeniny i rybozy ) , ADP (adenozynodifosforowego kwasu), AMP (adezynomonofosforanu) , NAD (dinukleotydu nikotynoamido-adeinowego) , NADPH ( fosforanu dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego ).

· Glukoza :
Inaczej glikoza lub cukier gronowy ,
O wzorze C6H12O6 ,
Bezbarwna substancja o słodkim smaku , łatwo rozpuszczalna w wodzie , temperatura topnienia to 146oC .Występuje w owocach ,miodzie , częściach wegetatywnych roślin .Jest głównym materiałem energetycznym w organizmie ludzkim . We krwi znajduje się w stałym stężeniu 80-120%. Pod wpływem insuliny ulega polimeryzacji
w wątrobie na glikogen .
Przemysłowo otrzymywana jest przez hydrolizę skrobi ziemniaczanej lub kukurydzianej . Znajduje zastosowanie w przemyśle spożywczym
i włókienniczym .

· Fruktoza :
Właściwie D(-)-fruktoza , o wzorze : C6H12O6 ,
Inaczej zwana cukrem owocowym lub lewulozą ,
Substancja krystaliczna o słodkim smaku , dobrze rozpuszczalna w wodzie , acetonie , pirydynie . Jej temperatura topnienia to
102-104oC .
Występuje w owocach i miodzie , reszta
D-fruktozy wchodzi w skład oligosacharydów
i polisacharydów , z których może być otrzymywana na drodze hydrolizy .


- Polisacharydy , wielocukry : (C6H10O5)n

· Skrobia:
Inaczej zwana krochmalem .
Jest białą , bezpostaciową substancja pozbawioną smaku , nierozpuszczalną w zimnej wodzie i alkoholu . W gorącej wodzie rozpuszcza się amyloza ( składnik skrobi , tworzący proste, zwinięte spiralnie łańcuchy ), tworząc roztwór koloidalny . Roztwory skrobi hydrolizują się pod wpływem rozcieńczonych kwasów i enzymów .
Stanowi materiał zapasowy roślin , występuje głównie w nasionach .Jako materiał zapasowy gromadzona jest w owocach (np. chlebowca) , nasionach ( np. ziarniakach zbóż ) ,oraz
w organach spichrzowych , takich jak kłącza (taro) , bulwy korzeniowe ( batat , maniok ), bulwy pędowe (ziemniak) . Występuje tez w rdzeniu i promieniach rdzeniowych łodyg i pni roślin drzewiastych , np. w postaci mączki zwanej sago uzyskiwanej z pni sagowców i niektórych palm .
Poza przemysłem spożywczym skrobia znajduje zastosowanie w przemyśle włókienniczym , kosmetycznym, farmaceutycznym , spirytusowym .

· Glikogen :
To skrobia zwierzęca .
W stanie czystym glikogen ma postać bezbarwnego proszku . Cząsteczki glikogenu posiadają silnie rozgałęzioną strukturę , składająca się z krótkich łańcuchów , liczących 12-18 reszt glukozowych .
Glikogen jest magazynowany w wątrobie i mięśniach szkieletowych na drodze procesu glukogenezy lub glikoneogenezy. Pod wpływem adrenaliny glikogen oddziela pojedyncze cząsteczki glukozy ( glikogenoliza) , które przedostają się z wątroby do krwi i następnie do tkanek , gdzie stanowią źródło energii .

· Celuloza :
Inaczej zwana błonnikiem .
Nadaje sztywność kształt roślinom , w niemal czystej postaci występuje w bawełnie , włóknach lnu , juty i konopi . w ilości ponad 50% stanowi masę drewna .
Ma kolor biały , jest odporna chemicznie
i mechanicznie . Rozpuszcza się w amoniakalnym roztworze miedzi ( [Cu(NH3)4](OH)2) , chlorowodorkach niektórych soli , stężonym kwasie siarkowym .
Stosowana jest do produkcji tkanin , papieru , włókien sztucznych ( acetyloceluloza , jedwab octanowy , jedwab wiskozowy , nitroceluloza ) , lakierów , celuloidu , celofanu , materiałów wybuchowych (bawełna strzelnicza ).


W życiu codziennym spotykamy się z węglowodanem zwanym sacharozą ( cukier trzcinowy , cukier buraczany , cukroza , cukier ).
Wzór : C12H22O11 .
Jest to biała substancja krystaliczna , której cząsteczki składają się z pierścieni glukozy i fruktozy , połączonych wiązaniem glikozydowym .
Sacharoza ma słodki smak , jest dobrze rozpuszczalna w wodzie , ale trudno rozpuszczalna w alkoholu . Nie ma własności redukujących . Wykazuje czynność optyczną ( jest prawoskrętna ) . Łatwo ulega hydrolizie , np. w soku jelitowym . Sacharoza jest powszechnie stosowana w przemyśle spożywczym oraz farmaceutycznym ( cukier inwertowany , melas ) .


· Dekstran :
Roztwór wielocząsteczkowego polimeru glukozy , zawierający cząsteczki o wymiarach 40000-80000 . Używany jako środek krwiozastępczy w zapobieganiu
i leczeniu wstrząsów pourazowych , pokrwotocznych , oparzeniowych i w stanach znacznego odwodnienia .