Качественные реакции на углеводы

САБАҚТЫҢ ТАҚЫРЫБЫ:

КӨМІРСУЛАР. МОНО - , ДИ - , ПОЛИСАХАРИДТЕР

Көмірсулардың құрылымы.

Көмірсулар құрамына көміртегі, сутегі және оттегі атомдары кіреді. Жасушалар құрамында күрделі органикалық қосылыстар 1% мөлшерінде болады. Көмірсулардың қарапайымы – моносахаридтер. Моносахаридке жүзім қанты – глюкоза, жеміс шырынында және балда көп мөлшерде кездесетін фруктоза, нуклин қышқылдары мен АТФ-ның құрамына кіретін рибоза мен дезоксирибоза т. б. жатады. Моносахаридтер – суда жақсы еритін жағымды, тәтті дәмі бар түссіз заттар.

Моносахаридтердің екі молекуласының байланысуынан дисахарид түзіледі. Оның мысалы ретінде қызылша қанты – сахарозаның глюкоза мен фруктозаның қосылысы екенін көруге болады.

Көмірсулар молекулалары көміртегі сутегі және оттегі атомдарынан құралған органикалық күрделі қосылыстар.

Көмірсулар

жай

(моносахаридтер)

күрделі

(олигосахаридтер,

полисахаридтер)

гетерофункционалды қосылыстар болып есептеледі, себебі олардың құрамына бір оксо топ (альдегидтік немесе кетондық) және бірнеше гидроксил топтары болады. Гидролизге ұшырамайды

гидролизденгенде жүздеген және мыңдаған моносахарид молекулалары түзіледі

Жай моносахаридтер (көміртегі тізбегінің ұзындығы 3-10 атом)

K етондық тобы бар моносахаридтер кетозалар деп аталады

Альдегид тобы бар моносахаридтер альдозалар деп аталады

Рибоза

Рибулоза

Дезоксирибоза

Фруктоза

және т.б.

Глюкоза

Галактоза

Моносахаридтердің ашық тізбекті түрі Фишердің проекциялық формуласы арқылы көрсетіледі. Көбінесе моносахаридтер тұйықталған тізбек (циклдің) түрінде кездеседі ( Хеорс формуласы ).

Егер альдогексозадағы альдегидтік топ бесінші көміртегі атомындағы (С 5 ) гидроксилмен байланысып, алты мүшелі цикл түзетін болса, ол пираноздық деп аталады және термодинамикалық тұрақты болады. Альдегид тобының төртінші көміртегі атомындағы (С 4 ) гидроксил тобымен байланысуы арқылы түзілген бес мүшелі цикл фураноздық деп аталады.

Тұйық тізбекті (циклды) моносахаридтерде бірінші көміртегімен (С 1 ) байланысқан гидроксил тобына байланысты α және β циклдік формалар болады.

Жартылай ацеталь гидроксил тобы сақина жазықтығының төменгі жағында орналасқан форма α , ал сақина жазықтығының жоғарғы жағында орналасқан форма β форма деп аталады.

Глюкоза С 6 Н 12 О 6

моносахаридтердің ішіндегі ең маңыздысы, оны басқаша жүзім қанты деп атайды. Глюкоза табиғатта көп таралған, өсімдіктер мен жануарларда, адам ағзасында кездеседі. Глюкоза бағалы

қоректенгіш зат. Ол тотыққанда ағзаның қалыпты өмір сүруге қажетті энергия бөледі. Глюкоза медицинада емдейтін препараттар дайындауға, қанды консервілеуге, венаға жіберуге және т.б. қолданылады.

Глюкоза молекуласы судағы ерітіндісінде өзара бір-біріне айналатын α-мен β-циклды түрлерінде кездеседі

Моносахаридтердің туындылары

Дезокси туындылары

Амино туындылары

Дисахаридтер

Дисахаридтер күрделі заттар, гидролизденгенде екі моносахарид молекулаларына ыдырайды. Моносахарид молекуласындағы жартылай ацеталь тобы екінші молекуладағы жартылай ацеталь тобы немесе спирттік гидроксил тобымен әрекеттесіп, дисахарид молекуласын құрады.

Мальтоза екі молекула

α-Д-глюкопираноза қалдықтарынан құралып, α (1,4) - гликозидтік байланысы арқылы құрылған. Қышқылдық ортада гидролизденгенде екі молекула глюкоза түзіледі.

α ( 1-4) гликозидтық

байланыс

Мальтоза β - амилаза ферментінің әсерінен тағамның негізгі компоненті крахмал ыдырағанда түзілетін өнім.

Целлобиоза екі β-Д-глюкопираноза молекуласы қалдықтарынан β(1,4)-гликозидтік байланысы арқылы құрылған. Целлобиоза да тотықсыздандырғыш қасиет көрсетеді.

β ( 1-4) гликозидтық

байланыс

Целлобиоза – целлюлоза полисахарид гидролиздегенде түзілетін өнім.

Лактоза ( сүт қанты) сүтте кездеседі, көбінесе сүттің сары суынан алынады. Лактоза β-Д-галактопира-ноза мен α-Д-глюкопира-ноза қалдықтарынан тұрады, β(1-4)- гликозидтік байланыс арқылы жалғасқан.

β ( 1-4) гликозидтық

байланыс

Лактоза ас қорыту процесі кезінде, ішек клеткаларында болатын лактаза ферментінің әсерінен ферменттік гидролизге ұшырайды

Сахароза α-Д-глюко-пираноза және

β-Д-фруктофураноза молекулалрынан α-1-2- гликозидтік байланысы арқылы құрылған.

α(1-2)-

гликозидтік

байланысы

Сахарозаның басқа диса - харидтерден ерекшелігі, оның жартылай ацеталь гидроксил тобы болмайды, сол себепті тотықсыздан-дырғыш қасиет көрсетпейді .

Полисахаридтер

Полисахаридтерд і полиозалар немесе қант тәрізді емес көмірсулар деп атайды. Полисахаридтер табиғи биополимерлер қатарына жатқызады. Полисахаридтер үлкен екі топқа бөлінеді:

• Гомополисахаридтер – құрамы бірдей моносахарид молекулаларнына тұрады.
• Гетерополисахаридтер құрамы әр түрлі күрделі моносахаридтерден құралған.

Гликоген жануарлар организміндегі өсімдік крахмалының структуралық және функционалдық аналогы болып саналады. Құрылысы бойынша ол – α –амилопектинге ұқсайды, бірақ оның тармақталған тізбегі үлкен болады. Амилопектинге қарағанда гликогеннің тармақталған молекуласы екі есе көп.

Гепарин молекуласы

 -глюкозамин ж әне

D -глюкурон мен

L -идурон қышқыл қалдықтарынан тұрады.

қайталанатын дисахаридтік

құрылымы

Гепарин жануарлар мен адам ағзасының ұлпаларында, әсіресе, бауырда, өкпеде, жүректе және қаңқа еттерінде кездеседі. Медицинада гепариннің маңызы өте зор, оны қанның ұюын төмендету үшін (антикоагулянт) қолданады. Гепарин бауыр клеткасында, тағы басқа органдарда синтезделіп, бүйректе ыдырау процесі жүреді.

Көмірсулар - бұлшық еттердегі биохимиялық процестер мен энергия алмасуында маңызды қызмет атқарады. Сол себепті қан құрамында глюкоза мөлшері азайса (гипогликемия) дене температурасы төмендеп, ағза әлсірейді, орталық нерв жүйесі мен бұлшық ет қызметі бұзылып, жүрек жұмысы нашарлайды, дене дірілдеп, тер бөлінеді. Қандағы қант мөлшері күрт төмендесе, глипогликемиялык талықсу (шок) туындап, тіршілік тоқтап та қалады.

КӨМІРСУЛАРДЫҢ ҚЫЗМЕТІ

- энергетикалық қызметі. Көмірсулар – тірі клеткалар үшін энергия көзі. Олардың тотығулары кезінде клетканың тіршілігіне аса қажетті химиялық энергия бөліп шығарады;

- құрылыс қызметі. Көмірсулар өсімдік клеткаларының қабырғаларын түзіп, құрылысшы қызметін атқарады. Күрделі көмірсулар ақуыздар (гликопротеиндер) және майлармен (гликолипидтер) қосылып және клетка қабықшасының құрамына кіреді;

- қор жинау қызметі.  Қордағы қоректік заттар, мысалы, гликоген мен крахмал – көмірсулар.

Көмірсулардың биологиялық рөлі.

• Көмірсулар жасушаның барлық тіршілік әрекетінде қозғалысқа, секрецияға, биосинтезге бөлінуге, т. б. жұмсалатын энергияның көзі болып табылады. Жасушаларда үздіксіз жүретін тотығу реакцияларының нәтижесінде көмірсулар қарапайым заттарға дейін толық (СО2 және Н2О) ыдырайды. Көмірсулардың бір грамм молекуласы ыдырағанда 17,6 кДж энергия босап шығады.

2. Көмірсулар құрылыс материалының қызметін атқарады. Барлық өсімдік жасушаларының қабырғалары жасушадан тұрады

ГЛЮКОЗАНЫҢ ҚҰРЫЛЫСЫ

Химиялық қасиеттері

• «Күміс айна »реакциясы

• Мыс (2 )гидроксидімен

H 2 С OH-(CHOH) 4 -COH+Ag 2 O H 2 C-(CHOH) 4 -COOH+2Ag

H 2 С OH-(CHOH) 4 -COH + 2Cu(OH) 2

H 2 COH-(CHOH) 4 -COOH+2Cu 2 O+2H 2 O

Глюкон қышқылы

Глюкозаның ашу реакциясы

• C пирттік ашу
• Сүт қышқылды ашу

АҒЗАДАҒЫ ГЛЮКОЗАНЫҢ АЙНАЛЫМЫ

Глюкозаның қолданылуы

Глюкозаның табиғатта түзілуі мен алынуы

1. Табиғатта глюкоза фотосинтез реакциясы нәтижесінде түзіледі.

2. Қантты заттарды, ең алғаш А.М. Бутлеров (1861 ж.) кальций гидроксиді қатысында формальдегидтен синтездеді:

3. Өнеркәсіпте глюкозаны, негізінен, полисахаридтерді (крахмалды немесе целлюлозаны) гидролиздеп алады:

Глюкозаның маңызы

Глюкоза адам организмінде зат алмасу процесіне қатысады. Тамақ арқылы қабылданған крахмал, қант сияқты күрделі көмірсулар ферменттердің әсерінен ас қорыту жолдарында глюкозаға ыдырайды. Адам организмінде глюкозаның негізгі бөлігі энергия қоры ретінде жұмсалады

Тәжірибе № 1

Тақырыбы: Троммер реакциясы

Жұмыстың мақсаты: Көмірсулар қасиеттерімен танысу.

Реактивтер мен құралдар: 1% дық глюкоза ерітідісі, 10%-дық NaOH ерітіндісі, 1% CuSO 4 ерітіндісі.

Спирт шамы,пробиркаұстағыш,пробиркалар,пипетка.

Жұмыстың барысы :

1% дық глюкоза ерітідісінің 10 тамшысына 10%-дық NaOH ерітіндісінің 5тамшысын және 1% CuSO 4 ерітіндісінің 2тамшысын қосып қыздырамыз. (қайнағанға дейін) сары түсті Сu(OH) 2 немесе қызғылт түсті Cu 2 O тұнбасы түзіледі.

Троммер реакциясы

Жұмыстың орындалу алгоритімі

1% глюкоза

10%-NaOH

1% CuSO 4

+1% глюкоза+10%- NaOH+1%CuSO 4 =

Тұнбаның түзілуіне мән береміз

Қорытынды

Тәжірибе №2

Тақырыбы: Мыс(II) гидроксидінің глюкозамен тотықсыздануы.

Жұмыстың мақсаты: Глюкоза молекуласындағы арнайы функционалдық топтың бар екендігін анықтау.

Реактивтер мен құралдар: 1%-дық глюкоза ерітіндісі, (С=0,5 моль/л) мыс хлориді немесе сульфаты(II), калий немесе натрий гидроксиді ерітінісі (С=2,5 моль/л).

Спирт шамы, пробиркаұстағыш, пробиркалар, су моншасы.

Жұмыс барысы:

Пробиркаға 5тамшы глюкоза ерітіндісін құйып,мыс ерітіндісінің бір тамшысын қосып және шайқай отырып бірнеше тамшы натрий гидроксидін тамызамыз, ақшыл көк түс пайда болғанша. Бұл тәжірибе глюкозада қандай функционалдық топ бар екенін дәлелдейді?

Мыс (II) гидроксидінің глюкозамен тотықсыздануы

Жұмыстың орындалу алгоритімі

5 тамшы глюкоза

+ 1тамшы мыс ерітіндісі + NaOH =

Ақшыл көк түсті бақылаймыз

Қорытынды

Тәжірибе №3

Тақырыбы: Мыс гидроксиді мен сахарозаның әрекеттесуі.

Жұмыстың мақсаты: Сахарозаның қасиеттерімен танысу.

Реактивтер мен құралдар: 1% сахароза ерітіндісі, 5моль\л мыс сульфаты немесе хлориді ерітіндісі, 10-12% натрий гидроксиді ерітіндісі.

Спирт шамы, пробиркаұстағыш, пробиркалар.

Жұмыс барысы.

Пробиркаға бес тамшы сахароза ерітіндісін алып, оған бір тамшы мыс тұзының ерітіндісін және бірнеше тамшы натрий гидроксидінің ерітіндісін ашық көк түс пайда болғанша қосамыз. Бұл түс нені көрсетеді ?

Мыс гидроксиді мен сахарозаның әрекеттесуі

Жұмыстың орындалу алгоритімі

5 тамшы сахароза

+ 1тамшы мыс ерітіндісі + NaOH =

Ақшыл көк түсті бақылаймыз

Қорытынды

Тәжірибе №4

Тақырыбы: а) Крахмал клейстр і н дайындау.

Жұмыстың мақсаты: Крахмалдың қасиеттерімен танысу.

Реактивтер мен құралдар: Крахмал ұнтағы, 1,5- 2 мл су, 10мл ыстық су.

Металл штатив, асбестелген тор, пробиркаұстағыш, сыйымдылығы 50мл химиялық стакан, колба, шыны қалақша.

Жұмыстың барысы :

Бір шыны қалақша крахмалды пробиркаға салып және 1,5- 2 мл су құямыз. Содан кейін пробирканы шайқаймыз. Бөлме температурасындағы суда крахмалдың ерігіштігі туралы не айтуға болады? Пробиркадағы қоспаны аз-аздан 10мл стакандағы ыстық суға қосамыз. Алынған крахмал клейстрін коллоидты ерітіндіні келесі тәжірибелерге қолданыңыз.

а) Крахмал клейстр і н дайындау

Жұмыстың орындалу алгоритімі

клейстр

крахмал

Коллоидты ерітінді крахмал клейстрінің түзілуін бақылаймыз

Ерітіндінің түсіне мән береміз

Қорытынды

б) Крахмалға сапалық реакция

Жұмыстың мақсаты: Крахмалдың қасиеттерімен танысу.

Реактивтер мен құралдар: Крахмал ерітіндісі, иодтың спирттегі ерітіндісі.

Металл штатив, асбестелген тор, пробиркаұстағыш, сыйымдылығы 50мл химиялық стакан, пробирка, пипетка.

Жұмыстың барысы :

5-6 тамшы крахмал клейстріне алып, оған иодтың спирттегі ерітіндісінің бір тамшысын қосамыз. Ерітінді қандай түске өзгереді? Ерітіндіні қыздырамыз. Ақырындап ерітінді түссізденеді. Салқындаған кезде ерітінді қайтадан қалпына келеді.

б) Крахмалға сапалық реакция

Жұмыстың орындалу алгоритімі

5-6 тамшы

крахмал клейстр

+1тамшы иодтың спирттегі ерітіндісі =

Ерітіндінің түсіне мән береміз

Қорытынды

в) Крахмалдың қышқылды гидролизі

Жұмыстың мақсаты: Крахмалдың қасиеттерімен танысу.

Реактивтер мен құралдар: Крахмал ерітіндісі, иодтың спирттегі ерітіндісі, күкірт қышқылы ерітіндісі.

Металл штатив, асбестелген тор, пробиркаұстағыш, сыйымдылығы 50мл химиялық стакан,пробирка, пипетка.

Жұмыстың барысы :

пробиркаға 6 тамшы крахмал клейстрін алып, оған 1тамшы күкірт қышқылы ерітіндісін қосып жайлап қыздырамыз. Ақырындап крахмалдың лай ерітіндісі түссізденеді. Крахмалдың гидролизі жүргенін анықтау үшін 3-4 мин өткен соң, сынама аламыз. Ол үшін пипеткамен 3-5 тамшы ерітіндіні пробиркаға алып, салқындаған соң бір тамшы йод ерітіндісін қосамыз. Егер ерітінді жасыл түске боялса, крахмал гидролизі аяқталды. Егер жасыл түс шықпаса, онда қыздыруды жалғастыра береміз. Содан кейін 2-3 мин соң тағы да сынама аламыз.

Крахмалдың қышқылды гидролизі

Жұмыстың орындалу алгоритімі

6 тамшы

крахмал

клейстрі

+1мл күкірт қышқылы = қыздырамыз

Ерітіндінің түсіне мән береміз

Қорытынды