Angliavandeniai

Angliavandeniai

Angliavandeniai – gamtinės medžiagos, daugumos kurių formulė Cm(H2O)n;
m ( 3. Kai kurie angliavandeniai tarp jų ir įprastas cukrus (sacharozė) yra
saldūs, todėl dar jie vadinami tiesiog cukrumis. Angliavandeniai skirstomi
į į monosacharidus disacharidus ir polisacharidus. Polisacharidų grupė
paprastai sudaryta iš 2-10 monosacharidų molekulių, vadinama
oligosacharidais (gr. oligo – nedaug). Monosacharidais vadinami
paprasčiausi angliavandeniai, jie hidrolizės reakcijos metu nesuskyla į
paprastesnius angliavandenius. Polisacharidai hidrolizės metu skyla į
mažiau sudėtingus arba paprasčiausius angliavandenius.

Monosacharidai klasifikuojami, remiantis dviem požymiais:

1. Anglies atomų skaičiumi anglies atomų grandinėje

2. Oksogrupės padėtimi anglies atomų grandinėje

Paprasčiausių monosacharidų struktūra:

Glicerino aldehidas

Dioksiacetonas

Pirmuoju prasideda polioksialdehidų eilė, o antruoju – polioksiketonų eilė.
Yra duu veidrodiniai glicerino aldehido izomerai (jie žymimi raidėmis D ir L
), nes jo molekulėjė yra vienas asimetrinis atomas (formulėje jis pažymėtas
žvaigždute).
Sudėtingesnių monosacharidų molekulėse yra ne vienas, o keletas asimetrinių
atomų ir prie kiekvieno jų galimos dvi skirtingos pakaitų konfiguracijos.
Jeigu molekulėje yra n tokių atomų, tai bendras erdvinių izomerų skaičius
yra 2n . Pavyzdžiui, žinoma 16 izomerinių polioksialdehidų (8 poros optinių
antipodų), kurių struktūrinė formulė tokia:

Vienas iš tų šešiolikos izomerų – D gliukozė – gamtoje labai paplitęs
monosacharidas.

Monosacharidų priklausymas D arba L stereocheminei eilei nustatomas,
lyginant toliausiai nuo karbonilo grupės nutolosio asimetrinio aanglies
atomo konfigūraciją su glicerolio aldehido asimetrinio anglies atomo
konfigūracija:

Priklausymas D arba L stereocheminei eilei nulemia angliavandenių
biologinę svarbą, nes dauguma gamtinių monosacharidų priklauso D eilei. Į
gyvųjų organizmų, tarp jų ir žmogaus, sudėtį įeinantys monosacharidai
beveik išimtinai yra D-stereocheminės eilės (D-gliukozė, D-galaktozė, D-
ribozė, D-fruktozė ir

r kt.). Gyvieji organizmai sugeba įsisavinti tik D-
eilės monosacharidus, o L-eolės neįsisavina. Pvz. mielių ląstelės sugeba iš
D-gliukozės gaminti alkoholį, o iš L-gliukozės alkoholis negaminamas,
tačiau yra atvejų kai L-izomeras yra labiau paplitęs negu D. Pvz. L-
arabinozė augaluose labiau paplitusi negu D-arabinozė, kurios turi tik tam
tikros bakterijų rūšys.

Monosacharidai – kietos ir lengvai tirpstančios vandenyje medžiagos. Jų
fizikines savybes lemia didekis polinių hidroksigrupių kiekis molekulėse.
Monosacharidai sunkiai kristalizuojasi, koncentruojant jų vandeninius
tirpalus, susidaro sirupai.

|Kai kurių cukrų ir |
|sacharino saldumas |
|Cukrus |Santykin|
| |is |
| |saldumas|
|Sacharozė |100 |
|Gliukozė |50 (70) |
|Fruktozė |170 |
|Laktozė |20 |
|Maltozė |30 |
|Laktozė |16 |
|Natrio |30 |
|ciklamatas | |
|Aspartamas |180 |
|Sacharinas |40 000 |

Monosacharidai ciklinėse struktūrose vaizduojami perspektyvinėmis
formulėmis. Šešianariai ciklai vadinami piranoziniais, o penkianariai –
furanoziniais, atsižvelgiant į jų panašumą į heterociklinius junginius –
piraną ir furaną. Ciklų susidarymo metu karbonilo C atomas tampa
asimetriniu, todėl susidaro du izomerai, kurie skiriasi H ir OH paadėtimis
prie C-1 atomo. Šie izomerai žymimi α ir β.
Pagal C atomų skaičių monosacharidai skirstomi į triozes (3 C), tetrozes (4
C), pentozes (5 C), heksozes (6 C) ir t.t.
Nesisteminiai monosacharidų pavadinimai baigiasi galūne – ozė.
Monosacharidų molekulėse yra okso- ir hidroksigrupių, todėl jie yra
polihidroksialdehidai (aldozės) arba polihidroksiketonai (ketozės).
Monosacharidai turi vieną arba kelis chiralinius centrus ir yra optiškai
veiklios medžiagos.

Monosacharidų erdviniai izomerai, nesantys vienas kito veidrodinis
atspindys bei besiskiriantys fizikinėmis savybėmis, vadinami
diastereomerais. Kiekvienas monosacharidų diastereomeras turi trivialųjį
pavadinimą. Iš aldopentozių reikšmingiausi diastereomerai yra ribozė ir
ksilozė, o iš heksozių organizme dažniausiai aptinkami šie di

iastereomerai:
gliukozė, manozė (aldoheksozės) ir fruktozė (ketoheksozė).
Monosacharidų erdviniai izomerai, esantys vienas kito veidrodinis
atspindys, vadinami enantiomerais (optiniais izomerais). Enantiomerams
būdingos identiškos fizikinės ir cheminės savybės, išskyrus vieną. Jie suka
poliarizuotą šviesos plokštumą vienodos reikšmės, tačiau priešingo ženklo
kampu.
Kiekvienas monosacharido diastereomeras (ciklinis ar neciklinis) turi du
enantiomerus: dešiniojo sukimo (+) ir kairiojo sukimo (-). Enantiomerai
tradiciškai skirstomi į dvi D- ir L-genetines eiles. D-eilei priskiriami
tie enantiomerai, kurių paskutiniojo chiralinio centro (labiausiai
nutolusio nuo oksogrupės) konfigūracija yra tokia pati, kaip ir
konfigūracinio standarto D-glicerolio aldehido. L-eilės enantiomerų
paskutinio asimetrinio C konfigūracija sutampa su L-glicerolio
konfigūracija. Monosacharidų cheminės savybės rodo, kad monosacharidų
molekulės egzistuoja ne tik atvirų, bet ir ciklinių struktūrų pavidalu.

Gamtinių disacharidų molekulės sudarytos iš dviejų vienodų arba
skirtingų monosacharidų likučių, sujungtų O-glikozidiniais ryšiais.
Svarbesni gamtiniai disacharidai yra: sacharozė (cukrinių runkelių,
cukranendrių cukrus), maltozė (salyklo cukrus), laktozė (pieno cukrus),
celobiozė (celiuliozės dalinės hidrolizės junginys).
Disacharidai skirstomi į du tipus pagal glikozidinio ryšio susidarymo
pobūdį.
• Redukuojantys disacharidai:

Redukuojantys disacharidai sudaryti sureagavus vieno monosacharido
hemiacetaliniam (glikozidiniam) hidroksilui su kito monosacharido
alkoholiniu hidroksilu (dažniausiai 4 arba 6 padėties). Šio tipo
disacharido molekulę sudarančioje vietoje monosacharido liekanoje yra
laisva glikozidinė hidroksigrupė, galinti sudaryti tautomerinę pusiausvyrą
su oksogrupe.Todėl jie pasižymi aldozių savybėmis: redukuoja varį ir
sidabrą iš jų kompleksinių junginių (iš čia ir kilo pavadinimas
redukuojantys), lengvai oksiduojasi iki biono rūgščių, dalyvauja
mutarotacijoje.
Gamtiniai redukuojantys disacharidai yra: maltozė, laktozė ir celobiozė
Kai kurie žmonės neįsisavina laktozės, kadangi jų organizme trūksta
fermento laktazės.
Redukuojantys disacharidai dalyvauja be
eveik visose reakcijose, kurios
būdingos monosacharidams.
• Neredukuojantys disacharidai:

Šio tipo disacharidai sudaryti sureagavus abiejų monosacharidų
glikozidinėms hidroksigrupėms. Jie neturi laisvos glikozidinės
hidroksigrupės, todėl jiems nebūdinga mutarotacija, jie neredukuoja
oksidatorių (iš čia kilo pavadinimas neredukuojantys). Gamtinis
neredukuojantis disacharidas yra sacharozė.

Polisacharidai (poliglikozidai) yra gamtinės stambiamolekulės
medžiagos, susidariusios iš daugelio glikozidiniais ryšiais susijungusių
monosacharido likučių.
Polisacharidų molekulės būna linijinės arba šakotos, susidariusios iš
vienodų arba skirtingų monosacharidų. Pirmosios grupės polisacharidai
vadinami homopolisacharidais, o antrosios – heteropolisacharidai.
• Homopolisacharidai:

Svarbiausi homopolisacharidai yra krakmolas, glikogenas, celiuliozė ir
chitinas.
Krakmolas yra augalų rezervinis homopolisacharidas. Krakmolas sudarytas iš
dviejų homopolisacharidų: amilozės (10-20%) ir amilopektino (80-90%).
Amilozės makromolekulės yra linijinės struktūros, beveik nešakotos.
Jose D-gliukopiranoziniai likučiai (200-1000) susijungę 1,4-glikozidiniu
ryšiu.
• Heteropolisacharidai:

Jų yra jungiamajame audinyje (odoje, kremzlėse, sausgyslėse, sąnarių
skystyje, kauluose).

Gliukozė

Gliukozė (C6H12O6) yra balta saldi kristalinė medžiaga, gerai
tirpsatnti vandenyje. Jos molekules jungia daug vandenilinių jungčių, todėl
kaitinama gliukozė nevirsta dujomis, o skyla. Gliukozė turi alkoholiams ir
aldehidams būdingų ir specifinių savybių. Gliukozė – vertingas maisto
produktas. Vykstant sudėtingiems biocheminiams kitimams, organizme
išsiskiria fotosintezės metu sukaupta energija. Gliukozei oksiduojantis ta
energija išsiskiria ir yra suvartojama gyvybiniuose procesuose:

C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O

• Naudojimas:

Gliukozė naudojama kaip orgamizmą stiprinanti, gydomoji priemonė, nes
organimas ją lengvai pasisavina. Ji naudojama konditerijoje.
Jos yra daugelyje vaisių ir uogų. Gliukozė taip pat gaminasi ir organizme,
skylant disacharidams ir krakmolui. Sis angliavandenis į kraują patenka
tiesiai iš virškinimo organų ir maitina smegenis, širdį, raumenis.
• Cheminės savybės :

Gliukozė turi alkoholiams ir aldehidams būdingų ir specifinių
savybių. Gliukozė rodo „sidabro veidrodžio“ funkciją, taigi jo

oje yra
aldehidinė grupė. Redukuojant ją vandeniu ant platinos (20 oC
temperatūroje) susidaro šešiahidroksilis alkoholis C6H14O6. Tai reiškia,
kad gliukozė turi šešių anglies atomų skeletą ir penkias hidroksilo grupes
prie skirtingų anglies atomų.

Sacharozė

Sacharozė (C12H22O11) yra discharidas sudarytas iš α-D-gliukozės ir β-D-
fruktozės, sujungtos 1,2-glikozidiniu ryšiu:

[pic]

Sacharozei būdinga polihidroksilių alkoholių reakcija, tuo tarpu ,,
Sidabrinio veidrodžio“ reakcija su sacharoze nevyksta. Taigi jos molekulėje
yra hidroksilo grupių, bet nėra aldehido grupės. Esant mineralinių rūgščių
sacharozė hidrolizuojasi – susidaro gliukozė ir fruktozė. Taip sacharozės
molekulė susideda iš susijungusių gliukozės ir fruktozės molekulių
fragmentų.

• Paplitimas gamtoje :

Sacharozės yra cukriniuose runkeliuose (16-20%) ir cukranendrėse (14-
26%). Nedideliais kiekiais jos kartu su gliukoze yra daugelio augalų
vaisiuose ir lapuose.
• Gavimas:

Sacharozė daugiausia gaunama iš cukrinių runkelių ir cukranendrių. Ją
išgaunant nevyksta cheminių kitimų, nes jos ten jau yra, ir ji tik
išskiriama iš šių produktų kuo grynesnė.

1. Cukriniai runkeliai susmulkinami ir sacharozė išskiriama vandeniu.

2. Tirpalas veikiamas kalkių pienu.

3. Tirpalas veikiamas anglies dioksidu.

4. Tirpalas išgarinamas vakuuminiuose apratuose ir centrifūguojamas.

5. Cukrus gryninamas papildomai.

• Fizikinės savybės: Gryna sacharozė – bespalviai saldaus skonio
kristalai, gerai tirpūs vandenyje.

• Cheminės savybės: Svarbiausia sacharozės reakcija – hidrolizė,
veikiant mineralinėms rūgštims aukštesnėje temperatūroje.

Krakmolas

Krakmolas (C6H10O5)n yra augalų rezervinis polisacharidas. Sintetinti
krakmolą gali beveik visos augalų ląstelės, tačiau skirtingais kiekiais ir
nevienodu intensyvumu. Krakmolas yra gamtinis polimeras, kurio molekulės
yra sudarytos iš atskirų grandžių. Hidrolizuojant krakmolą susidaro tik
gliukozė, taigi šios grandys yra gliukozės fragmentai.

[pic]

Mokslininkai nustatė, kad krakmolo makromolekulės susideda iš α gliukozės
ciklinių fragmentų.
Krakmolas susideda ne tik iš linijinių, bet ir iš šakotos struktūros
molekulių.
• Gavimas:

Krakmolas paprastai gaunamas iš bulvių. Jos susmulkinamos,
perplaunamos vandeniu ir perpumpuojamos į dideles talpyklas, kuriose
nusistovi. Gautas krakmolas dar kartą perplaunamas vandeniu, paliekamas
nusistoti ir džiovinamas šilto oro srove.
• Fizikinės savybės:

Krakmolas – balti šaltame vandenyje netirpsantys vandenyje milteliai.
Karštame vandenyje jis išbrinksta ir susidaro kleisteris.
• Cheminės savybės:

Krakmolo reakcija – sąveika su jodu. Atšaldytas krakmolo kleisteris
įdėjus jodo pamėlynuoja. Šildant kleisterį, ši spalva išnyksta, o
atšaldžius vėl pasirodo. Ši savybė taikoma nustatant kramolą maisto
produktuose.

Naudota literatūra :
1. http://mokslo.centras.lt
2. Lietuvos Tarybinė enciklopedija
3.Rimantas Vaitkus (X klasės chemijos vadovėlis)
Leidykla Kaunas ,,Šviesa” 1995
4. G. Rudzytis ir F. Feldmanas (Organinė chemija XI klasei)

———————–
CH2

CH*

OHHIൈ伍ൈ䌍഍൏䠍഍䡏഍ൃ伍഍䡃ല伍ൈ䌍㉈഍䡃പ䌍⩈഍䡃പ䌍⩈഍䡃ല䌍഍൏䠍഍䡏䥈ൈ伍䡈䡉഍䡏䥈ൈ伍䡈
䡉഍䡏䥈ൈ഍
H

OH

C

O

H

OH

C

O

CH2

OH

CH2

CH*

CH*

CH*

CH*

CH2

C

O

H

OHHIH

OHHIH

OHHIH

OHHIH

OHHIH

Leave a Comment