Propriétés et structure des glucides. Fonctions des glucides

2024 Auteur: Angel Austin | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 05:26

Pour le corps humain, ainsi que pour les autres êtres vivants, l'énergie est nécessaire. Sans elle, aucun processus ne peut avoir lieu. Après tout, chaque réaction biochimique, chaque processus enzymatique ou étape du métabolisme a besoin d'une source d'énergie.

Par conséquent, l'importance des substances qui donnent au corps la force de vivre est très grande et importante. Quelles sont ces substances ? Glucides, protéines, lipides. La structure de chacun d'eux est différente, ils appartiennent à des classes complètement différentes de composés chimiques, mais l'une de leurs fonctions est similaire - fournir au corps l'énergie nécessaire à la vie. Considérez un groupe de substances répertoriées - les glucides.

Classification des glucides

La composition et la structure des glucides depuis leur découverte ont été déterminées par leur nom. En effet, selon les premières sources, on croyait qu'il s'agissait d'un groupe de composés dans la structure desquels se trouvaient des atomes de carbone associés à des molécules d'eau.

Une analyse plus approfondie, ainsi que les informations accumulées sur la diversité de ces substances, ont permis de prouver que tous les représentants n'ont pas seulement une telle composition. Cependantcette caractéristique est toujours l'une de celles qui déterminent la structure des glucides.

La classification moderne de ce groupe de composés est la suivante:

1. Monosaccharides (ribose, fructose, glucose, etc.).
2. Oligosaccharides (bioses, trioses).
3. Polysaccharides (amidon, cellulose).

En outre, tous les glucides peuvent être divisés en deux grands groupes suivants:

• restauration;
• non réparatrice.

La structure des molécules de glucides de chaque groupe sera examinée plus en détail.

Monosaccharides: caractéristiques

Cette catégorie comprend tous les glucides simples qui contiennent un groupe aldéhyde (aldoses) ou cétone (cétoses) et pas plus de 10 atomes de carbone dans la structure de la chaîne. Si vous regardez le nombre d'atomes dans la chaîne principale, les monosaccharides peuvent être divisés en:

• trioses (glycéraldéhyde);
• tétroses (érythrulose, érythrose);
• pentoses (ribose et désoxyribose);
• hexoses (glucose, fructose).

Tous les autres représentants ne sont pas aussi importants pour le corps que ceux listés.

Caractéristiques de la structure des molécules

Selon leur structure, les monoses peuvent se présenter aussi bien sous forme de chaîne que sous forme de glucide cyclique. Comment cela peut-il arriver? Le fait est que l'atome de carbone central du composé est un centre asymétrique autour duquel la molécule en solution est capable de tourner. C'est ainsi que se forment les isomères optiques des monosaccharides de forme L et D. Oùla formule du glucose, écrite sous la forme d'une chaîne droite, peut être saisie mentalement par le groupe aldéhyde (ou cétone) et roulée en boule. La formule cyclique correspondante sera obtenue.

La structure chimique des glucides de la série monoz est assez simple: un certain nombre d'atomes de carbone formant une chaîne ou un cycle, à partir de chacun desquels des groupes hydroxyle et des atomes d'hydrogène sont situés sur un côté différent ou du même côté. Si toutes les structures du même nom sont d'un côté, alors un isomère D est formé, s'ils sont différents avec alternance les uns des autres, alors un isomère L est formé. Si nous écrivons la formule générale du représentant le plus courant des monosaccharides de glucose sous forme moléculaire, elle ressemblera à: _{. De plus, cet enregistrement reflète également la structure du fructose. Après tout, chimiquement, ces deux monoses sont des isomères structuraux. Le glucose est un alcool aldéhydique, le fructose est un alcool céto.}

La structure et les propriétés des glucides d'un certain nombre de monosaccharides sont étroitement liées. En effet, du fait de la présence de groupements aldéhydes et cétones dans la composition de la structure, ils appartiennent aux alcools aldéhydiques et céto, ce qui détermine leur nature chimique et les réactions dans lesquelles ils peuvent entrer.

Ainsi, le glucose présente les propriétés chimiques suivantes:

1. Réactions dues à la présence d'un groupe carbonyle:

• oxydation - réaction "miroir d'argent";
• avec de l'hydroxyde de cuivre (II) fraîchement précipité - acide aldonique;
• les oxydants forts sont capables de former des acides dibasiques (aldariques), convertissant non seulement l'aldéhyde, mais aussi un groupe hydroxyle;
• récupération - converti en alcools polyhydriques.

2. La molécule contient également des groupes hydroxyle, ce qui reflète la structure. Propriétés des glucides affectées par le regroupement des données:

• capacité à alkyler - la formation d'éthers;
• acylation - formation d'esters;
• réaction qualitative pour l'hydroxyde de cuivre (II).

3. Propriétés très spécifiques du glucose:

• butyrique;
• alcool;
• fermentation lactique.

Fonctions exécutées dans le corps

La structure et la fonction des glucides de la série des monoses sont étroitement liées. Ces dernières consistent, tout d'abord, à participer aux réactions biochimiques des organismes vivants. Quel rôle les monosaccharides jouent-ils là-dedans ?

1. Base pour la production d'oligo- et polysaccharides.
2. Les pentoses (ribose et désoxyribose) sont les molécules les plus importantes impliquées dans la formation d'ATP, d'ARN, d'ADN. Et ils sont à leur tour les principaux fournisseurs de matériel héréditaire, d'énergie et de protéines.
3. La concentration de glucose dans le sang humain est un véritable indicateur de la pression osmotique et de ses changements.

Oligosaccharides: structure

La structure des glucides de ce groupe est réduite à la présence de deux (dioses) ou trois (trioses) molécules de monosaccharides dans la composition. Il y a aussi ceux qui comprennent 4, 5 structures ou plus (jusqu'à 10), mais les plus courants sont les disaccharides. C'est-à-dire qu'au cours de l'hydrolyseles composés se décomposent pour former du glucose, du fructose, du pentose, etc. Quels composés entrent dans cette catégorie ? Un exemple typique est le saccharose (sucre de canne commun), le lactose (le principal composant du lait), le m altose, le lactulose, l'isom altose.

La structure chimique des glucides de cette série présente les caractéristiques suivantes:

1. Formule moléculaire générale: C₁₂H₂₂O_11.
2. Deux résidus monose identiques ou différents dans la structure disaccharidique sont reliés l'un à l'autre à l'aide d'un pont glycosidique. La nature de ce composé déterminera la capacité réductrice du sucre.
3. Réduction des disaccharides. La structure des glucides de ce type consiste en la formation d'un pont glycosidique entre l'hydroxyle de l'aldéhyde et les groupes hydroxyle de différentes molécules monos. Ceux-ci incluent: le m altose, le lactose, etc.
4. Non réducteur - un exemple typique de saccharose - lorsqu'un pont est formé entre les hydroxyles des seuls groupes correspondants, sans la participation de la structure aldéhydique.

Ainsi, la structure des glucides peut être brièvement représentée par une formule moléculaire. Si une structure détaillée détaillée est nécessaire, elle peut être représentée à l'aide des projections graphiques de Fisher ou des formules de Haworth. Plus précisément, deux monomères cycliques (monoses) sont soit différents, soit identiques (selon l'oligosaccharide), reliés entre eux par un pont glycosidique. Lors de la construction, la capacité de restauration doit être prise en compte pour afficher correctement la connexion.

Exemples de molécules disaccharidiques

Si la tâche est sous la forme: "Notez les caractéristiques structurelles des glucides", alors pour les disaccharides, il est préférable d'indiquer d'abord de quels résidus monoses il se compose. Les types les plus courants sont:

• sucrose - construit à partir d'alpha-glucose et de bêta-fructose;
• m altose - à partir de résidus de glucose;
• cellobiose - se compose de deux résidus de bêta-glucose de forme D;
• lactose - galactose + glucose;
• lactulose - galactose + fructose et ainsi de suite.

Ensuite, en fonction des résidus disponibles, une formule structurelle doit être établie avec une indication claire du type de pont glycosidique.

Importance pour les organismes vivants

Le rôle des disaccharides est également très important, pas seulement la structure est importante. Les fonctions des glucides et des lipides sont généralement similaires. La base est la composante énergétique. Cependant, pour certains disaccharides individuels, leur signification spécifique doit être donnée.

1. Le saccharose est la principale source de glucose dans le corps humain.
2. Le lactose se trouve dans le lait maternel des mammifères, dont jusqu'à 8 % dans le lait des femmes.
3. Le lactulose est obtenu en laboratoire à usage médical et ajouté aux produits laitiers.

Tout disaccharide, trisaccharide et ainsi de suite dans le corps humain et d'autres créatures subit une hydrolyse instantanée pour former des monoses. C'est cette caractéristique qui sous-tend l'utilisation de cette classe de glucides par l'homme sous sa forme brute et inchangée (sucre de betterave ou de canne).

Polysaccharides: caractéristiques des molécules

Les fonctions, la composition et la structure des glucides de cette série sont d'une grande importance pour les organismes des êtres vivants, ainsi que pour l'activité économique humaine. Tout d'abord, vous devez déterminer quels glucides sont des polysaccharides.

Il y en a beaucoup:

• amidon;
• glycogène;
• murein;
• glucomannane;
• cellulose;
• dextrine;
• galactomannane;
• muromin;
• substances pectiques;
• amylose;
• chitine.

Ce n'est pas une liste complète, mais seulement les plus importantes pour les animaux et les plantes. Si vous effectuez la tâche "Marquer les caractéristiques structurelles des glucides d'un certain nombre de polysaccharides", vous devez tout d'abord faire attention à leur structure spatiale. Ce sont des molécules très volumineuses, gigantesques, constituées de centaines d'unités monomères réticulées par des liaisons chimiques glycosidiques. Souvent, la structure des molécules de glucides polysaccharidiques est une composition en couches.

Il existe une certaine classification de ces molécules.

1. Homopolysaccharides - consistent en les mêmes unités répétitives de monosaccharides. Selon les monoses, il peut s'agir d'hexoses, de pentoses, etc. (glucanes, mannanes, galactanes).
2. Hétéropolysaccharides - formés par différentes unités monomères.

Les composés à structure spatiale linéaire doivent inclure, par exemple, la cellulose. La plupart des polysaccharides ont une structure ramifiée - amidon, glycogène, chitine, etc.

Rôle dans le corps des êtres vivants

La structure et les fonctions de ce groupe de glucides sont étroitement liées à l'activité vitale de toutes les créatures. Ainsi, par exemple, les plantes sous la forme d'un nutriment de réserve accumulent de l'amidon dans différentes parties de la pousse ou de la racine. La principale source d'énergie pour les animaux est encore une fois les polysaccharides, dont la décomposition produit beaucoup d'énergie.

Les glucides jouent un rôle très important dans la structure de la cellule. La couverture de nombreux insectes et crustacés est constituée de chitine, la muréine est un composant de la paroi cellulaire bactérienne, la cellulose est la base des plantes.

Le nutriment de réserve d'origine animale est constitué de molécules de glycogène, ou, comme on l'appelle plus communément, de graisse animale. Il est stocké dans des parties séparées du corps et exerce non seulement une énergie, mais aussi une fonction de protection contre les influences mécaniques.

Pour la plupart des organismes, la structure des glucides est d'une grande importance. La biologie de chaque animal et plante est telle qu'elle nécessite une source d'énergie constante, inépuisable. Et eux seuls peuvent le donner, et surtout sous forme de polysaccharides. Ainsi, la décomposition complète de 1 g de glucides à la suite de processus métaboliques entraîne la libération de 4,1 kcal d'énergie ! C'est le maximum, plus de connexions. C'est pourquoi les glucides doivent être présents dans l'alimentation de toute personne et de tout animal. Les plantes, quant à elles, prennent soin d'elles-mêmes: au cours de la photosynthèse, elles forment de l'amidon à l'intérieur d'elles-mêmes et le stockent.

Propriétés générales des glucides

La structure des graisses, des protéines et des glucidesgénéralement similaires. Après tout, ce sont toutes des macromolécules. Même certaines de leurs fonctions sont de nature commune. Le rôle et l'importance de tous les glucides dans la vie de la biomasse de la planète doivent être résumés.

1. La composition et la structure des glucides impliquent leur utilisation comme matériau de construction pour la coquille des cellules végétales, les membranes animales et bactériennes, ainsi que la formation d'organites intracellulaires.
2. Fonction de protection. Il est caractéristique des organismes végétaux et se manifeste par la formation d'épines, d'épines, etc.
3. Rôle plastique - la formation de molécules vitales (ADN, ARN, ATP et autres).
4. Fonction récepteur. Les polysaccharides et les oligosaccharides sont des participants actifs aux transferts de transport à travers la membrane cellulaire, des "gardes" qui captent les effets.
5. Le rôle énergétique est le plus important. Fournit un maximum d'énergie pour tous les processus intracellulaires, ainsi que pour le travail de tout l'organisme dans son ensemble.
6. Régulation de la pression osmotique - le glucose contrôle cela.
7. Certains polysaccharides deviennent un nutriment de réserve, une source d'énergie pour les créatures animales.

Ainsi, il est évident que la structure des graisses, des protéines et des glucides, leurs fonctions et leur rôle dans les organismes des systèmes vivants sont d'une importance décisive et déterminante. Ces molécules sont les créatrices de la vie, elles la préservent et la soutiennent également.

Glucides avec d'autres composés macromoléculaires

On connaît également le rôle des glucides non pas sous leur forme pure, mais en combinaison avec d'autres molécules. Ceux-ci incluent les plus courantscomme:

• glycosaminoglycanes ou mucopolysaccharides;
• glycoprotéines.

La structure et les propriétés des glucides de ce type sont assez complexes, car une variété de groupes fonctionnels sont combinés en un complexe. Le rôle principal des molécules de ce type est la participation à de nombreux processus vitaux des organismes. Les représentants sont: l'acide hyaluronique, le sulfate de chondroïtine, l'héparane, le sulfate de kératane et autres.

Il existe également des complexes de polysaccharides avec d'autres molécules biologiquement actives. Par exemple, les glycoprotéines ou les lipopolysaccharides. Leur existence est importante dans la formation des réactions immunologiques de l'organisme, car elles font partie des cellules du système lymphatique.