Углеводы. Классификация углеводов

1. тема: «Углеводы»

2. Что такое углеводы?

Углево́ды (сахариды) — общее
название обширного класса
природных органических соединений.
Название происходит от слов
«уголь» и «вода».
Причиной этого является то, что
первые из известных науке
углеводов описывались бруттоформулой Cx(H2O)y, формально
являясь соединениями углерода
(Сх ) и воды (Н2О)у

3.

КЛАССИФИКАЦИЯ
• Углеводы с общей формулой
– это
полиспирты, содержащие альдегидную
кетонную
группировку.
• Следующая схема наглядно показывает
генеалогию углеводов (сахаридов):
или

4. Классификация углеводов

Углеводы – важнейшие вещества
продуктов питания
Классификация углеводов
Углеводы
Моносахариды
Дисахариды
Полисахариды
глюкоза
сахароза
крахмал
фруктоза
лактоза
клетчатка
манноза
мальтоза
гликоген
инулин

5.

Углеводы
Классификация углеводов
По способности к гидролизу
на мономеры углеводы
делятся на две группы:
• простые (моносахариды)
• сложные (олигосахариды и
полисахариды)

6. Простые углеводы (моносахариды)

Моносахариды – это простейшие углеводы состоящие из отдельных
молекул, которые не подлежат гидролизу.
Например: моносахарид глюкоза С6Н12О6;
моносахарид фруктоза С6Н12О6
имеют одну молекулярную формулу но различное строение.
Глюкоза-альдегидоспирт. Фруктоза – кетоноспирт.

7. Сложные углеводы (олигосахариды)

Олигосахариды – это сложные углеводы состоящие из
небольшого числа остатков моносахаридов, которые
образуются в результате гидролиза олигосахаридов как
отдельных молекул.
Сахароза – дисахарид, состоящий из остатков двух
молекул моносахаридов: глюкозы и фруктозы:
С12Н22О11 + Н2О =
С6Н12О6 + С6Н12О6
Сахароза (гидролиз) глюкоза фруктоза
Гидролиз происходит при нагревании
в кислой среде. Добавим в сладкий чай
лимон –получим два моносахарида.

8.

Строение углеводов
моносахарид
H H
H
H
H
O
глюкоза C6H12O6 H -C – C – C – C – C - C
OH OH OH OH OH
альдегидоспирт
дисахарид
C6H12O6
сахароза C12H22O11
глюкоза
C6H12O6
фруктоза
H
полисахарид
крахмал
(C6H10O5)n

9. Сложные углеводы (полисахариды)

Полисахариды – это сложные
углеводы состоящие из большого
числа остатков моносахаридов.
Общая формула (С6Н10О5)n , где n
число остатков молекул глюкозы,
входящих в состав молекулы
полисахарида.
Основные представители: крахмал,
гликоген (называют животный
крахмал, накапливается в печени),
целлюлоза или клетчатка.

10.

Структура молекул
• Структура молекул крахмала и целлюлозы
приведена ниже:
• крахмал
• целлюлоза

11.

Полисахариды, крахмал,
клетчатка
Полисахариды – высокомолекулярные соединения общей формулы
(C6H10O5)n. Важнейшими представителями этих высших полиоз
являются крахмал, гликоген, целлюлоза.
Крахмал – полиоза растительного происхождения, состоящая из двух
фракций – амилозы и амилопектина, соотношение между которыми
колеблется в пределах 1:9 – 1:4. Отличие между амилозой и
амилопектином заключается в том, что в амилопектинах имеются
разветвления.
гидролиз крахмала обычно происходит по схеме уменьшения n.
(C6H10O5)n→(C6H10O5)n→C12H22O11→C6H12O6.
крахмалдекстины, растворимые крахмалы мальтоза глюкоза.
Гликоген (животный крахмал) играет роль резервного полисахарида.
Конечным продуктом сложных превращений гликогена в мышцах
является молочная кислота.
Молекулы гликогена более разветвлены поэтому их молекулярный вес
достигает 1106 единиц.
Клетчатка (целлюлоза) – полисахарид, среднее число фрагментов
6000–12000.
Инулин – резервный полисахарид растений, гидролизуется во фруктозу.

12. Физические свойства углеводов

Моносахариды и дисахариды
•Бесцветные кристаллические вещества
•Сладкие на вкус
•Хорошо растворяются в воде
•Гигроскопичны
Крахмал
•Белый аморфный порошок
•Нерастворимый в холодной воде
•В горячей воде набухает и образует клейстер

13. Химические свойства углеводов. Реакции восстановления и окисления.

1.Восстановление глюкозы водородом.
Образуется шестиатомный спирт- сорбит
t
C6H12O6 + H2 C6H14O6
2.Окисление глюкозы кислородом.
Образуется глюконовая кислота
t
2C6H12O6+ O2 2C6H12O7

14. Качественные реакции на углеводы

Качественные реакции на глюкозу
1. Реакция серебряного зеркала
t
C6H12O6 + Ag2O C6H12O7 + 2Ag
выделяется серебро блестящее
2. Взаимодействие с гидроксидом меди при нагревании
t
C6H12O6+2Cu(OH)2 C6H12O7+Cu2O+ 2H2O
кирпично-красное окрашивание

15.

Качественная реакция на сахарозу
Взаимодействие с гидроксидом меди
C12H22O11+ 2Cu(OH)2 ярко-синее окрашивание
Качественная реакция на крахмал
Взаимодействие с йодом
(C6H10O5)n + I2 темно-синее окрашивание

16. Изменения крахмала

Клейстеризация – с H2O при tо набухание и затем клейстер
Гидролиз крахмала (C6H10O5)n+ nH2O n C6H12O6
Кислотный гидролиз –
при нагревании с H2SO4
образуется глюкоза
Ферментативный –
под действием ферментов
образуются декстрины, а затем –
мальтоза и конечный продукт глюкоза
Нагревание без воды до 200 -250°
- образуются декстрины

17.

Биологическое значение углеводов:
Углеводы выполняют структурную функцию, то есть
участвуют в построении различных клеточных структур
(например, клеточных стенок растений.
Углеводы выполняют защитную роль у растений (клеточные
стенки, состоящие из клеточных стенок мертвых клеток
защитные образования - шипы, колючки и др.).
Углеводы выполняют пластическую функцию - хранятся в
виде запаса питательных веществ, а также входят в состав
сложных молекул (например, пентозы (рибоза и
дезоксирибоза) участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК.
Углеводы являются основным энергетическим материалом.
При окислении 1 грамма углеводов выделяются 4,1 ккал
энергии и 0,4 г воды. Углеводы участвуют в обеспечении
осмотического давления и осморегуляции. Так, в крови
содержится 100—110 мг/% глюкозы. От концентрации
глюкозы зависит осмотическое давление крови.

18. Важнейшие источники углеводов

19. «УГЛЕВОДЫ В КАЖДОМ ПРОДУКТЕ»

20. Знаете ли Вы что…

Углеводы – это одна из важнейших составляющих
нашего питания. Более того, именно из углеводов
организм получает более половины калорий. С этим
ничего не поделаешь. Как бы Вы не пытались
сократить содержание углеводов в рационе – это не
приведет к полезному результату. Кроме того, что
углеводы – это поставщик энергии, они нужны для
работы печени. Без углеводов невозможно усвоение
организмом белков и жиров.
Все углеводы, которые могут попасть на Ваш стол,
делятся на моносахариды, олигосахариды (сладкие на
вкус) и полисахариды (не сладкие).

21. Закрепление. Ответить на вопросы.

В древнеиндийском эпосе «Рамаяна»,
рассказывающем о войне богов, есть такие
строки:
«На плетево идет тростник иной.
Но, ценен, сахарный самим собой.»
1.Вопрос. О чем эти строки?

22.

О каком овоще идет речь?
Время происхождения этого важного для человека продукта, а вернее
пищевой добавки, теряется во тьме веков.
Известно, что родиной сахарного тростника, из которого человечество
впервые стало производить сахар, является Индийский полуостров, а точнее
Бенгалия.
Слово «сахар» имеет индийские корни и происходит от санскритского
«саркара», что означает «медоточивый», «сладкий». В древности его
называли еще «сладкой солью» или «медом, полученным без пчел.
А далее речь пойдет о сахаре, год рождения которого запечатлен историей.
Итак, в 1747 году, известный Прусский ученый – химик Андреас Сигизмунд
Маргграф сделал доклад о том, что ему удалось обнаружить в этом овоще
кристаллический сахар и выделить его.
2. Вопрос. О каком овоще идет речь?

23.

Вопрос. Какие процессы лежат в основе получения
сахара: физические или химические?
Использовав в своих исследованиях три вида выращиваемой тогда
свеклы, он получил из белой свеклы 1,56 %, из сладкого корня 1,17 %
и из красного корня – 0,97 % сахара. На современных сахарных
заводах сейчас извлекают до 17 %-18 % сахара, при сахаристости
лучших сортов свеклы 20 %-22 %. Но на это ушли долгие годы
упорного труда ученых разных стран.
Результаты исследований показали, что в свекле находится такой
же сахар, как и в тростнике, и его можно выделить в
кристаллическом виде путем прессования, очистки яичным белком с
последующим увариванием и кристаллизацией.
3.Вопрос. Какие процессы лежат в основе получения сахара:
физические или химические?

24.

Какие процессы лежат в основе получения
сахара: физические или химические?
Использовав в своих исследованиях три вида выращиваемой тогда
свеклы, он получил из белой свеклы 1,56 %, из сладкого корня 1,17 %
и из красного корня – 0,97 % сахара. На современных сахарных
заводах сейчас извлекают до 17 %-18 % сахара, при сахаристости
лучших сортов свеклы 20 %-22 %. Но на это ушли долгие годы
упорного труда ученых разных стран.
Результаты исследований показали, что в свекле находится такой же
сахар, как и в тростнике, и его можно выделить в кристаллическом
виде путем прессования, очистки яичным белком с последующим
увариванием и кристаллизацией.
4.Вопрос. Какие процессы лежат в основе получения сахара:
физические или химические?

25.

Вопрос. Какие углеводы образуются в процессе фотосинтеза в зеленых
частях растений, а какие в клубнях и корневищах?
Напишите уравнение реакции образования глюкозы в процессе
фотосинтеза
Ученик Маргграфа Франц Ахард успешно продолжил его дело. Он
изучал свеклу разных видов и сделал важное открытие: оказалось,
что корнеплоды, головки которых не выступали над поверхностью
земли, имели более высокую сахаристость, чем те, у которых головки
возвышались над грунтом. Таким образом, собственно, и была
установлена зависимость между размерно-весовыми показателями
корнеплодов и их сахаристостью. Это позволило в дальнейшем Ахарду
вести селекционный отбор корнеплодов на сахаристость.
5.Вопрос. Какие углеводы образуются в процессе фотосинтеза в
зеленых частях растений, а какие в клубнях и корневищах?
Напишите уравнение реакции образования глюкозы в процессе
фотосинтеза

26.

Вопрос. Как называется реакция превращения сахарозы в глюкозу и
фруктозу?
Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы в кислой среде.
В настоящее время сахар из свеклы производят в 45 странах мира.
Лидеры мирового свеклосахарного производства Франция и
Германия, вырабатывают на своих заводах около половины
европейского свекловичного сахара. В мире производится около 146
миллионов тонн сахара, в том числе 33,5 миллиона или 23,3%
составляет свекловичный сахар. Часть получаемого сахара
расходуется на получение глюкозы и фруктозы для пищевых и
медицинских целей.
6.Вопрос. Как называется реакция превращения сахарозы в
глюкозу и фруктозу?
Напишите уравнение реакции гидролиза сахарозы в кислой среде.

27.

Вот такая история о сахаре.
Итак, в центре Лондона стоит Трафальгарская
колонна со статуей Нельсона на вершине,
установленная в честь победы над французским
флотом Наполеона. Следствием этой победы
явилось объявление Англии экономической
блокады, в результате которой тростниковый
сахар перестал поступать в Европу, а Наполеон
явился инициатором развития производства
сахара из свеклы. Поэтому Трафальгарская
колонна – отчасти памятник распространению
сахарной свеклы и свекловичного сахара на
европейском континенте?!
Вот такая история о сахаре.

28.

Биологическая роль углеводов.
Большую часть энергии организм человека получает с углеводами.
Хотя не существует официальных норм потребления углеводов,
рекомендуется минимум 50 г в день. У спортсменов по мере
увеличения тяжести физических нагрузок, потребность в углеводов
увеличивается и может возрастать до 800 г в сутки.
В 1 г углеводов содержится 4,1 калория энергии. Если употреблять
слишком много углеводов, больше, чем может преобразоваться в
глюкозу, то образуется жир и вес тела увеличивается.
При необходимости жир преобразуется обратно в глюкозу, вес тела
снижается, но, если энергию получать преимущественно из запаса
жира, может развиться заболевание крови – кетоз – закисление.
Работа за компьютером в течении 1 часа требует 1,5 кал/кг веса
человека, а ходьба или зарядка – 3,6 – 9 кал/кг, игра в футбол,
плавание – 10-12кал/кг.
Вопрос. Как избежать избыточного веса тела?

29.

Задание для самостоятельной работы
1. Изучить текст занятия.
2. Ответить на вопросы по тексту (слайд № 21-26)
3. Решить задачу.
Какую массу глюкозы и фруктозы можно получить из 684
тонн сахара, если производственный выход составляет 70%.
Mr(C12 H22 O11 ) = 342; Mr(C6 H12 O6 )= 180