Классификация углеводов. Глюкоза: строение, свойства, применение (окончание)

Химические свойства глюкозы

1. Как альдегид глюкоза окисляется аммиачным раствором оксида серебра:

Проблема. Реакция «серебряного зеркала», как у альдегидов, является качественной реакцией и на глюкозу. Почему?

2. Альдегидная группа способна не только к окислению, но и к восстановлению. Восстановление альдегидной группы глюкозы в спиртовую возможно, например, под действием водорода в присутствии катализатора. При этом образуется шестиатомный спирт — сорбит:

Сорбит используется как заменитель сахара при заболевании диабетом, как исходное вещество для синтеза витамина С.

3. Как многоатомные спирты глюкоза взаимодействует со свежеприготовленным гидроксидом меди(II) без нагревания, при этом образуется раствор ярко-синего цвета, а также с кислотами с образованием сложных эфиров:

За счёт спиртовых групп глюкоза способна к образованию как простых, так и сложных эфиров.

4. Процессы брожения, проходящие под действием органических катализаторов (ферментов, вырабатываемых микроорганизмами), — важное, широко используемое свойство глюкозы. Из различных видов брожения выделим два.

• Спиртовое (суммарное уравнение):

Как известно, при брожении виноградного сока образуется вино: молекулы глюкозы превращаются в молекулы винного спирта под влиянием ферментов.

• Молочнокислое:

Образующаяся молочная кислота — вещество с двойственными химическими свойствами, поскольку оно сочетает в себе спиртовую и карбоксильную группы. Молочнокислое брожение происходит при скисании молока, квашении огурцов, капусты, приготовлении силоса для животных. Накапливаясь в заквашенных продуктах, молочная кислота создаёт кислотную среду, которая преду преждает развитие процессов гниения белков и других веществ.

Превращения глюкозы в организме человека

Глюкоза занимает одно из центральных мест в обмене веществ в организме человека. Растворимость глюкозы в воде обеспечивает её транспортировку по клеткам и тканям организма. Сложные углеводы (сахар, крахмал), попадающие в организм человека с пищей, под влиянием ферментов расщепляются тоже до глюкозы, которая всасывается через ворсинки кишечника. Попав в кровь, она разносится к тканям организма как вещество, несущее необходимую энергию, и как строительный материал для синтеза аминокислот, жиров, гликогена.

В качестве источника энергии в организме человека используется до 70 % имеющейся глюкозы. Она окисляется в клетках организма кислородом, поступающая в процессе дыхания:

С₆Н₁₂O₆ + 6O₂ = 6СO₂ + 6Н₂O + Q

Важно, что процесс окисления протекает постепенно, через последовательные стадии. Энергия запасается в образующихся молекулах АТФ.

Выполняя функцию источника энергии для многочисленных процессов, протекающих в клетках организма, глюкоза является компонентом крови, концентрация которого должна сохраняться на строго определённом уровне (80-120 мг в 100 мл крови). Превышение такого уровня ведёт к нарушению углеводного обмена и развитию сахарного диабета — распространённой сегодня даже среди молодёжи болезни. Итак, в клетках и тканях организма человека глюкоза многофункциональна. Оперативно окисляясь кислородом в процессе клеточного дыхания, при избытке её в крови глюкоза откладывается в печени в виде гликогена и т. д.

Получение и применение глюкозы

В промышленности глюкозу получают гидролизом полисахаридов — крахмала и целлюлозы.

Глюкоза находит широкое применение в текстильной промышленности при крашении и печатании рисунков; в изготовлении зеркал и ёлочных украшений; в пищевой промышленности; в микробиологической промышленности как питательная среда для получения кормовых дрожжей; в медицине при лечении самых разнообразных заболеваний, особенно при истощении организма.

Основные понятия

Простые углеводы (моносахариды) • Сложные углеводы (дисахариды, полисахариды) • Фотосинтез • Альдегидная и циклические формы молекулы глюкозы • Асимметрический атом углерода • α-, β-Формы глюкозы • Окисление, восстановление, процессы брожения глюкозы • Гликоген

Вопросы и задания

1. Приведите примеры углеводов основных групп.

2. Запишите формулу и охарактеризуйте строение и свойства глюкозы.

3. Какие особенности состава глюкозы определяют её роль в клеточном дыхании?

4. Охарактеризуйте роль глюкозы в организме человека.

5. Почему фруктоза является лучшим видом сахара для больных атеросклерозом при нарушениях жирового и холестеринового обмена? Дайте обоснованный ответ.

6. В двух пробирках находятся глюкоза и фруктоза. Предложите план их экспериментальной идентификации (определения).

<<< К началу параграфа