ВЪГЛЕХИДРАТИ

Темата обхваща изучаването на монозахаридите, олигозахаридите и полизахаридите, като въпросите се разглеждат в химичен аспект, с оглед на химичната им реакционна способност, чрез която въглехидратите активно участват в процесите на обмяната на веществата.

Дава се класификация на въглехидратите, след което се разглеждат: молекулният строеж, оптичната изомерия и химичните свойства на монозахаридите, определени от съдържащите се в молекулата карбонилна и хидроксилни групи (аномерия, епимерия, окисляване, хидриране, етериране, естерифициране). Специално се разглежда строежът на биологично значими представители на монозахаридите (глюкоза, фруктоза, галактоза, рибоза, 2-дезоксирибоза, арабиноза, аскорбинова киселина и сиалови киселини), както и на гликозиди.

Разглежда се класификацията на дизахаридите в зависимост от типа на свързване на монозахаридните остатъци. Специално внимание се отделя на инверсията на захарозата и на молекулният строеж на важни представители с биологична значимост: захароза, трехалоза, малтоза, лактоза и целобиоза.

Разглежда се строежа, както и хидролизното разграждане до монозахарид на най-важните за организма полизахариди (нишесте, целулоза, гликоген).

I.ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Въглехидратите са основен клас органични съединения, които са широко разпространени в природата и са от изключително значение за живота на Земята.

Въглехидратите изпълняват важни биологични функции в живите организми: на основен енергоизточник, на енергиен резерв, структурна и др. Изграждането на органичните вещества на клетката се основава на хлорофилния фотосинтез на въглехидратите в зелените части на растенията, чрез който се доказва техния качествен състав:

хлорофил

Въглехидратите са изградени от елементите въглерод, водород и кислород. Около 80% от сухото вещество на растенията са въглехидрати, които изграждат опорните им тъкани. В по-малки количества, въглехидратите са задължителна съставна част на животинските организми, в които вещества регулиращи важни жизнени процеси (протеиди,нуклеинови киселини и др.) съдържат в състава си въглехидратни остатъци. Те са основна съставна част от храната на живите организми.

II.КЛАСИФИКАЦИЯ

Класификацията на въглехидратите се изгражда въз основа на състава и структурата на молекулите им. Те могат да се разделят на три групи:

• монозахариди (не хидролизират) - глюкоза, фруктоза, рибоза и др.;
• дизахариди (съдържащи 2 монозахаридни остатъка) – трехалоза, захароза, малтоза и др.;
• олигозахариди (съдържащи от 2 до 10 монозахаридни остатъка) - целобиоза и др.;
• полизахариди (съдържащи повече от 10 монозахаридни остатъка) - нишесте, целулоза и др.

Между трите групи въглехидрати съществува генетична връзка определяща се от състава, структурата и големината на молекулите и техните свойства. За разлика от монозахаридите олигозахаридите и полизахаридите могат да се хидролизират до по-прости захари и като краен реакционен продукт да се получат монозахариди.

На фиг. 89. е представена класификацията на въглехидратите.

Фиг. 89. Kласификация на въглехидрати

III.НОМЕНКЛАТУРА

Наименованието „въглехидрати” е възникнало, тъй като съставът на по-голяма част от тези съединения може да се изрази с обща емпирична формула Сm(Н2О)n, в която съотношението между водорода и кислорода е 2:1 (като при водата), което е дало основание те да се разглеждат като „въглеродни хидрати” т.е като съединения на въглерода с водата. По-късно било установено, че съставът на редица въглехидрати не отговаря на общата формула, но по строеж и свойства те се отнасят към този клас съединения (дезоксирибоза – С5Н10О4 и др.). Поради сладкия вкус на някои от въглехидратите, например обикновената захар, те са били наречени още захариди. Тривиалната номенклатура е утвърдила окончанието -оза в наименованието на по-голямата част от въглехидратите. Например: глюкоза, фруктоза, рибоза, захароза, трехалоза и др.