زیست شناسی شیمی آزمون کار می کند حل مشکل

ساختار و خواص گلوکز

ساختار گلوکز به عنوان یک الید هیدروکسی آلدهید.

نام "کربوهیدرات ها" از زمانی که ساختار این ترکیبات هنوز شناخته نشده بود، حفظ شده است، اما ترکیب آنها ایجاد شده است، که مطابق فرمول C n (H 2 O) m است. بنابراین، کربوهیدرات به هیدراتهای کربن اشاره شد، به عنوان مثال به ترکیبات کربن و آب - "کربوهیدرات". امروزه اکثر کربوهیدراتها با فرمول CnH2nOn بیان می شوند.
  1. کربوهیدرات از زمان های قدیم استفاده می شود - اولین کربوهیدرات (دقیق تر، مخلوطی از کربوهیدرات)، که یک فرد ملاقات کرد، عسل بود.
  2. محل تولد نیشکر شمال غرب هند-بنگال است. اروپایی ها به لطف مبارزات اسکندر کبیر در سال 327 قبل از میلاد با قند قند آشنا شدند.
  3. شکر چغندرقند به شکل خالص آن فقط در سال 1747 توسط شیمی آلی آلمانی A. Marggraf کشف شد.
  4. نشاسته به یونانیان باستان شناخته شده بود.
  5. سلولز، به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از چوب، از زمان های قدیم استفاده شده است.
  6. مدت کلمه "شیرین" و پایان دادن به - oza- برای شیرین کننده های توسط شیمیدان فرانسوی ژان گیولا در 1838. از لحاظ تاریخی پیشنهاد شد، شیرینی از ویژگی های اصلی که توسط آن یک ماده خاص به کربوهیدرات اختصاص داده بود.
  7. در سال 1811، شیمیدان روسی کیرشهف اول گلوکز توسط هیدرولیز نشاسته دریافت، و اولین فرمول تجربی درست در سال 1837 پیشنهاد گلوکز شیمیدان سوئدی J. Bertsemus از آنجا که 6 H 12 O 6
  8. سنتز کربوهیدرات از فرمالدئید در حضور کلسیم (OH) 2 توسط A.M. Butlerov در سال 1861

گلوکز یک ترکیب بیفناک است؛ شامل گروه های کاربردی - یک آلدهید و پنج هیدروکسیل. بنابراین، گلوکز یک الکل آلدئید چند هیدرات است.
  فرمول ساختاری گلوکز:

فرمول اختصاری:

مولکول گلوکز می تواند در سه فرم ایزومری وجود داشته باشد، دو مورد از آنها دوام دارند، یکی خطی است.

هر سه فرم ایزومری در تعادل دینامیکی با یکدیگر هستند:
cyclic (شکل آلفا) ↔ خطی ↔ cyclic (شکل بتا)
(37%) (0,0026%) (63%)
الف- و بتا-اشکال سیکل گلوکز، ایزومرهای فضایی هستند که در موقعیت هیدروکسیل هماساتال نسبت به سطح حلقه تفاوت دارند. در گلوکز آلفا، این هیدروکسیل در است ترنس- محلول به گروه هیدروکسی متیل -CH 2 OH، در بتا گلوکز - در cisموقعیت

خواص شیمیایی گلوکز:

خواص به علت حضور یک گروه آلدهید:
1. واکنش اکسیداسیون:
  a) با Cu (OH) 2:
  C 6 H 12 O 6 + Cu (OH) 2 ↓ → یک راه حل آبی روشن

ب) با آگ 2 O (واکنش "آینه نقره ای"):

2. واکنش ترمیم:
c H 2:

تنها شکل خطی گلوکز میتواند در این واکنش شرکت کند.

خواص به دلیل حضور چندین گروه هیدروکسیل (OH):
1. با اسیدهای کربوکسیلیک با فرم های استریل واکنش می دهند   (پنج گروه هیدروکسیل گلوکز واکنش با اسیدها):

2. چگونه الکل چند منظوره واکنش می دهد با هیدروکسید مس (II) با تشکیل مس الکل -تا (II):

خصوصیات خاص

از اهمیت زیادی فرآیند تخمیر گلوکز است که تحت عمل کاتالیزورهای آلی-آنزیم (آنها توسط میکروارگانیسم ها تولید می شود).

الف) تخمیر الکل (تحت عمل مخمر):

ب) تخمیر لاکتیک (تحت عمل باکتری های اسید لاکتیک):

ج) تخمیر اسید اولئیک:

د) تخمیر اسید سیتریک:

الف) تخمیر استون بوتانول:

دریافت گلوکز

1. سنتز گلوکز از فرمالدئید در حضور هیدروکسید کلسیم (واکنش باتلر)

2. هیدرولیز نشاسته (واکنش کیرگوف):

معنی زیستی گلوکز، استفاده از آن.

گلوکز جزء ضروری غذا است، یکی از شرکت کنندگان اصلی در متابولیسم مواد در بدن، بسیار مغذی و قابل هضم است. با اکسیداسیون آن، بیش از یک سوم از انرژی چربی منابع موجود در بدن آزاد شده است، اما نقش چربی ها و گلوکز در انرژی اندام های مختلف متفاوت است. قلب به عنوان سوخت، اسیدهای چرب را استفاده می کند. عضلات اسکلتی به "گسستگی" نیاز به گلوکز دارند، اما سلول های عصبی، از جمله سلول های مغزی، فقط به گلوکز کار می کنند. نیاز آنها 20 تا 30 درصد انرژی تولید شده است. سلولهای عصبی هر ثانیه انرژی نیاز دارند و بدن هنگام غذا خوردن قند را دریافت می کند. گلوکز به راحتی توسط بدن جذب می شود، بنابراین در پزشکی به عنوان داروی تقویتی استفاده می شود. الیگوساکارد های اختصاصی گروه خون را تعیین می کنند. در کارخانجات قنادی برای ساخت مارمالاد، کارامل، شیرینی زنجفیلی و غیره از اهمیت زیادی در فرآیند تخمیر گلوکز است. به عنوان مثال، زمانی که کلم، خیار و شیر ترش می شود، تخمیر لاکتیک گلوکز اتفاق می افتد، همانطور که خوراک سیلیکا نیز می شود. در عمل، تخمیر الکل از گلوکز نیز استفاده می شود، برای مثال، در تولید آبجو. سلولز مواد اولیه برای تولید ابریشم، پشم و کاغذ است.
  کربوهیدراتها در واقع شایعترین مواد ارگانیک روی زمین هستند، بدون اینکه وجود موجودات زنده غیرممکن باشد.
  در یک موجود زنده در فرآیند متابولیسم، گلوکز با انتشار مقدار زیادی انرژی اکسید می شود:

گلوکز منبع اصلی انرژی برای بدن است. این توسط تمام سلول های بدن مورد استفاده قرار می گیرد. برای زندگی ما لازم است، زیرا بنزین برای یک ماشین برای ترافیک ضروری است. اما سوخت خودرو یک ترکیب ساده دارد. ما غذای "پیچیده" مصرف می کنیم: حاوی پروتئین، کربوهیدرات و چربی است. برای استخراج انرژی بدن نیاز به کربوهیدرات را جدا کرده و آنها را به گلوکز تقسیم می کند. البته، شما می توانید بدن را مجبور به استخراج انرژی از چربی ها. اما چنین "طعمه" به خودی خود نیاز به انرژی زیادی دارد. کجا می توانم آن را دریافت کنم؟ دوباره از کربوهیدرات! بیش از نیمی از انرژی که بدن سالم صرف می کند، از گلوکز مصرف می کند. جالب توجه است، مغز، سلول های عضلانی و گلبول های قرمز (گلبول های قرمز)، بر خلاف ارگان های دیگر، می توانند از انرژی کربوهیدرات استفاده کنند. بنابراین، هنگامی که بدن گلوکز نداشته باشد، شروع به "احساس بد" می کنند. در نتیجه، فرد نیز احساس کند، خواب آلود، پراکنده است. انجام کار روانی یا جسمی در این حالت به سادگی غیر ممکن است! برای احساس بهتر، معمولا چای را با شکر، ساندویچ یا یک شکلات می خوریم. اما قبل از اینکه بدن این غذا را به گلوکز برساند، مدت زیادی طول خواهد کشید. و این، به نوبه خود، به سلول های مغز و عضله می رسد. برای کمبود گلوکز در بدن به سرعت، کافی است که قرص جویدن قرص را بخورید. این شامل گلوکز است که در حال حاضر در دهان جذب خون می شود. شما احساس می کنید یک عجله از انرژی در 1-2 دقیقه است. خستگی به عنوان یک دست حذف می شود. شما می توانید به راحتی تمرکز کنید، حقایق حق را حفظ کنید، دوباره کار ذهنی یا فیزیکی را دوباره شروع کنید. این اثر با مصرف گلوکز توسط تحقیقات علمی ثابت شده است. به هر حال، گلوکز نیز بهترین و مطمئن ترین راه برای استرس است. به همین دلیل است که در شرایط بحرانی می خواهم شیرین باشم! اما هر "شیرینی" نمی تواند کمک کند. به عنوان مثال، عسل به سختی می تواند تنش را از بین ببرد. این حاوی مقدار زیادی فروکتوز است که بدن توسط هضم آن دشوار است. بر خلاف قرص های جویدن قرص، گلوکز (با اضافه کردن آب میوه های طبیعی و ویتامین ها) تشکیل می شود. بنابراین استرس به طور موثر بلوک خواهد شد! همچنین قرص های جویدن BLOK برای مقابله با گرسنگی کمک می کنند، زیرا بدن آنها را با گلوکز اشباع می کند. ساخت بلوک با برخی از طعم دهنده ها شامل ویتامین C (اسید اسکوربیک) است. او در تعدادی از فرآیندهای فیزیولوژیکی مهم شرکت می کند. بدن انسان اسید آسکوربیک را به تنهایی نمی سوزاند. بنابراین لازم است که ویتامین C را با غذا دریافت کنید. در این شما نیز توسط قرص جویدن بلوک کمک خواهد کرد!

فرمول تجربی گلوکز سی 6 ه 12 درباره 6 .   این می تواند فرم های مختلف فضایی داشته باشد. در بدن انسان گلوکز معمولا به شکل چرخه ای است:

گلوکز آزاد در بدن انسان عمدتا در خون است و محتوای آن کاملا ثابت است و از 3.9 تا 6.1 mmol / l متغیر است.

گلوکز منبع اصلی انرژی در بدن است.

یکی دیگر از کربوهیدرات هایی است که برای انسان ها معمول است گلیکوژناین شامل گلیکوژن از مولکولهای بسیار متشکل از اندازه بزرگ است که حاوی ده ها هزار گلوکز است. فرمول تجربی گلیکوژن: (C 6   ه 12   درباره 5 ) nکجا n    تعداد غلظت گلوکز

سهام اصلی گلیکوژن در کبد و عضلات متمرکز شده است.

گلیکوژن یک منبع ذخیره گلوکز است.

به طور معمول 400-500 گرم کربوهیدرات با غذا تغذیه می شود. این به طور عمده نشاسته، فیبر، ساکارز، لاکتوز، گلیکوژن است. هضم کربوهیدرات ها در قسمت های مختلف دستگاه گوارش اتفاق می افتد و از حفره دهان شروع می شود. آنزیم های آن را انجام دهید آمیلازتنها کربوهیدرات است که در بدن ما تجزیه نمی شود فیبر است. تمام موارد دیگر به گلوکز، فروکتوز، گالاکتوز و غیره تقسیم می شود. و غیره و در فرآیند کاتابولیسم دخیل هستند. بخش مهمی از گلوکز به کبد در گلیکوژن تبدیل می شود. بین وعده های غذایی، بخشی از گلیکوژن در کبد تبدیل به گلوکز می شود که وارد خون می شود.

گلوکز، مورد استفاده برای سنتز گلیکوژن، از قبل فعال شده است. سپس، پس از یک سری تغییرات، گلیکوژن تشکیل می شود. در این فرایند، UTP نوکلئوتیدی (uridine triphosphate)، که در ساختار شبیه ATP، درگیر است. در طی واکنش یک ترکیب متوسط ​​ایجاد می شود - گلوکز یدید دی فسفات (UDP-گلوکز).این ترکیباتی است که مولکولهای گلیکوژن را تشکیل می دهند، واکنش نشان می دهند به اصطلاح بذردانه مولکولی گلیکوژن موجود در کبد است.

واکنش های تشکیل گلیکوژن توسط انرژی مولکول های ATP ارائه می شود. سنتز گلیکوژن توسط هورمون تسریع می شود انسولین

تجزیه گلیکوژن در کبد به ترتیب معکوس انجام می شود و در نهایت گلوکز و اسید فسفریک را تشکیل می دهد. این روند توسط هورمون ها تسریع می شود گلوکاگون و آدرنالین.تجزیه گلیکوژن در ماهیچه ها باعث تحریک هورمون آدرنالین می شود که در طول فعالیت عضلانی آزاد می شود. در این مورد، گلوکز عضلانی آزاد در عضلات شکل نمی گیرد و مسیر هضم گلیکوژن تا حدودی متفاوت است.

3. کاتابولیسم کربوهیدرات. مسیر هگزیدیفسفات گلوکز.

کاتابولیسم گلوکز به دو صورت انجام می شود.

بخش عمده ای از کربوهیدرات ها (تا 95٪) تحت تجزیه قرار می گیرند مسیر هگزوزودیفسفاتاین مسیر این است که منبع اصلی انرژی برای بدن است.

بقیه گلوکز از بین می روند هگزوز مونوفسفره    راه

مسیر GDF   می تواند در غیاب اکسیژن رخ دهد - بی هوازیو در حضور اکسیژن است که در شرایط هوازیاین یک زنجیره بسیار پیچیده ای از واکنش های متوالی است که نتیجه آن آموزش است دی اکسید کربن و آب.این فرآیند را می توان به سه مرحله تقسیم کرد: یکی پس از دیگری.

مرحله اول   به نام گلیکولیزدر سیتوپلاسم سلول ها رخ می دهد. محصول نهایی این مرحله است اسید پریکوئیک

1. واکنش فسفریلاسیون یک مولکول گلوکز   این است که گلوکز با مشارکت آنزیم هگزوکیناز بافت خاص با هزینه انرژی 1 مولکول ATP تبدیل به گلوکز 6-فسفات.

گلوکز + ATP → گلوکز 6-فسفات + ADP

2. گلوکز 6-فسفات به فروکتوز 6-فسفات تبدیل می شود

3. فروکتوز 6-فسفات به frutose-1،6-فسفات تبدیل می شود

5. سپس 1.3 دی فسفوفسفلی گلیکاز از فسفو گلیسرول آلدئید تشکیل شده است

6. 1.3 دی فسفوفسفل گلیکازات به 3-فسفوگلسرات تبدیل می شود

7 که به 2-فسفوگلسرات تبدیل می شود و سپس

8 به فسفوپروآوات، و آن

9 به پیروات (اسید پیروئیک).

معادله عمومی گلیکولیز به شرح زیر است:

گلوکز + O2 + 8ADP + 8   ه 3 RO 4 → 2 پیروات + 2H2O + 8 ATP

مرحله اول تجزیه کربوهیدرات عملا برگشت پذیر است. از پیروات و ناشی از غیرهوازی لاکتات (اسید لاکتیک) را می توان گلوکز و گلیکوژن از آن سنتز شده است.

مراحل دوم و سوم مسیر GDF جریان به میتوکندریاین مراحل نیاز به حضور اکسیژن دارند. در مرحله دوم، اسید پریوویک تقسیم شده است دی اکسید کربن و دو اتم هیدروژن. اتم هیدروژن تقسیم شده به اکسیژن در طول زنجیره تنفسی با سنتز همزمان ATP منتقل می شود.   با این حال، از پیروات اسید استیکاو به ماده خاصی پیوست کوآنزیم A.این ماده حامل اسید باقی مانده است. نتیجه این روند تشکیل یک ماده است استیلکوزنزیم A.   این ماده دارای فعالیت شیمیایی بالا است.

معادله نهایی مرحله دوم طبیعت GDF:

С З Н 4 О З + 1 / 2О 2 + HSKoA + 3 АДФ + 3 НзРО4 СНз - С ~ SKoA + СО 2 + Н 2 О + 3АТФ

کوآنزیم Pyruvate A استیل CoA

استیل کوآنزیم A تحت اکسیده شدن بیشتر قرار می گیرد چرخه اسید تری کربوکسیلیک (چرخه Krebs)و تبدیل به CO 2 و H 2 O می شود.   این مرحله سوم است.با توجه به انرژی منتشر شده در این مرحله، سنتز ATP نیز انجام می شود.

چرخه اسید تری کربوکسیلیک (CTC)   - این مرحله نهایی کاتابولیسم نه تنها از کربوهیدراتها بلکه از تمام کالاهای دیگر ترکیبات آلی است. این به خاطر این واقعیت است که فروپاشی کربوهیدرات ها، چربی ها و اسیدهای آمینه تولید محصول مشترک متوسط ​​- اسید استیک، مرتبط با حامل آن - kofermengom A - در قالب استیل کوآنزیم A.

در بالا می توان از طریق طرح زیر نشان داد:

پروتئین کربوهیدرات چربی

استیل کولا

چرخه کربی در میتوکندری با مصرف اجباری اکسیژن و نیاز به عملکرد تنفس بافت می باشد.

اولین واکنش این چرخه، تعامل استیلکوزنیم A است با اسید اگزالواتیک(SCCH) با تشکیل اسید سیتریک

СН с + С Н 2 1

1 1 + H 2 O HO - C - COOH + NS ~ KoA

SKoA 1 С Н 2 کوآنزیم A

اسید سیتریک Acetyl-CoA Shchuk اسید سیتریک

اسید سیتریک حاوی سه گروه کربوکسیل است، یعنی یک تری کربوکسیلیک اسید است. که به نام این چرخه منجر شد.

بنابراین، این واکنش ها چرخه اسید سیتریک نامیده می شود. شکل گیری تعدادی از اسید های تریکاردربیکیک متوسط، اسید سیتریک به اگزالیک استیک تبدیل می شود و چرخه تکرار می شود. نتیجه این واکنش ها تشکیل هیدروژن تقسیم شده است، که پس از عبور از زنجیره تنفسی (نگاه کنید به سخنرانی قبلی)، آب را با اکسیژن تشکیل می دهد. . انتقال هر یک از جفت اتم هیدروژن به اکسیژن با ترکیب سه مولکول ATP همراه است. در کل، 12 مولکول ATP در طی اکسیداسیون یک مولکول استیل کوآنزیم A سنتز می شود.

معادله نهایی چرخه کروب (سومین مرحله GDF-nu):

CH 3 -C ~ SKoA + 2O 2 + H 2 O + 12 ADP + 12 H 3 PO HSKoA + 2 CO 2 + H 2 O + 12 ATP

استیل کولا

به طور خلاصه، چرخه کراکس می تواند به شرح زیر باشد:

لیمو

اسید (C 6)

HSKoA CO 2

گلوکز monosaccharide، یکی از هشت ایزومریو آلدوواکسوز است. توده مولر 180 g / mol است. گلوکز به شکل D-form (dextose، wine-sugar) شایع ترین کربوهیدرات است. D- گلوکز (به طور معمول به آن اشاره سادگی به عنوان گلوکز) موجود در Bodnya فرم آن و در قالب الیگوساکاریدها (نیشکر، قند شیر)، پلی ساکارید (نشاسته، گلیکوژن، سلولز، دکستران)، GLY-kozidov و دیگر مشتقات. در شکل آزاد، گلوکز D در میوه ها، گل ها و سایر ارگان های گیاهی، و نیز در بافت های حیوانی (خون، مغز و غیره) یافت می شود. D-glucose مهمترین منبع انرژی در موجودات زنده و میکروارگانیسم ها است. مثل ساير مونازاكاردها، گلوكز D چندين فرم دارد.

بودن در طبیعت

در یک فرم خاص گلوکز تقریبا در تمام ارگان های گیاهان سبز یافت می شود. به خصوص آن است که بسیاری در آب انگور، بنابراین گلوکز گاهی اوقات به نام قند انگور نامیده می شود. عسل اساسا شامل مخلوطی از گلوکز و فروکتوز است.

در بدن انسان، گلوکز در ماهیچه ها، در خون (0.1-0.12٪) یافت می شود و به عنوان منبع اصلی انرژی برای سلول ها و بافت های بدن عمل می کند. افزایش غلظت قند خون منجر به افزایش تولید هورمون لوزالمعده - انسولین کاهش کربوهیدرات از خون است. انرژی شیمیایی مواد مغذی که وارد بدن می شوند، در پیوند کوانتومی بین اتم ها قرار دارد. در گلوکز، مقدار انرژی بالقوه 2800 کیلوگرم در هر مول (یعنی 180 گرم) است.

از آنجا که گلوکز است که به آسانی توسط بدن جذب می شود، آن است که در من-سینمایی به عنوان عامل تقویت کننده و درمانی برای رویدادهای نارسایی قلبی، شوک استفاده می شود، آن را به یک antishock krovozamenyayuschih بخش و مایعات است. به طور گسترده ای در مورد تهویه مطبوع گلوکز-TER عنوان یک عامل کاهنده استفاده می شود (تولید ژله، آب نبات، کیک و مانند آن. D.)، در صنعت نساجی، به عنوان یک ماده اولیه در تولید اسید اسکوربیک و اسید گلیکولیک، برای سنتز تعدادی از مشتقات قند، و غیره

از اهمیت زیادی در فرآیند تخمیر گلوکز است. به عنوان مثال، زمانی که کلم، خیار و شیر ترش می شود، گلوکز تخمیر شیر، تخمیر می شود، همانطور که علوفه سیلو نیز وجود دارد. اگر جرمی که بایستی انعطاف پذیر باشد به اندازه کافی فشرده نمی شود، پس تحت تأثیر نفوذ هوا، تخمیر روغن تخمیر اتفاق می افتد و مواد غذایی برای استفاده نامناسب است.

در عمل، تخمیر الکلی از گلوکز نیز استفاده می شود، به عنوان مثال در تولید آبجو.

خواص فیزیکی

گلوکز یک ماده بلورین بی رنگ است که طعم شیرین دارد و در آب بسیار محلول است. از محلول آبی، به عنوان هیدرات کریستال C6H12O6 H2O جدا می شود. در مقایسه با شکر چغندر، شیرین تر است.

خواص شیمیایی

گلوکز خواص شیمایی مشخصی برای الکل ها و آلدئیدها دارد. علاوه بر این، دارای خواص خاصی است.

D- گلوکز در واکنش می دهد آلدوز کلی آن است که از قند lishing بازسازی، با توجه به گروه آلدهید را تشکیل یک سری از مشتقات (phenylhydrazone، N-bromfenilgidrazon و همکاران). ازن گلوکز یکسان است با منیزیم که یک قسمت از گلوکز و هشت ضلعی از فروکتوز است. هنگامی که گلوکز بازسازی می شود، الکل سوربیتول شش اتمی تشکیل می شود؛ در اکسیداسیون گروه گلوکز آلدئیدها، اسید D-گلوکونیک یکساله، با اکسیداسیون بیشتر، اسید dibasic dibasic. هنگامی که اکسیداسیون فقط گروه الکل ثانویه گلوکز (با توجه به اینکه گروه آلدهید محافظت می شود)، اسید D-گلوکورونیک تشکیل می شود. تشکیل D-glucuronic acid از گلوکز D می تواند با اثر آنزیم های اکسیداز یا گلوکز دهیدروژناز رخ دهد. در طول پریولیز گلیکوزن D-گلوکز تشکیل می شود: α-گلیسوزان و چپ گلوکوزان (-گلوکزان).

Ribose و deoxyribose

از منافع بزرگ هستند پنتوز ریبوز و دئوکسیریبوز، برای آنها بخشی از نوکلئیک kislotDlya تعیین کمی هستند گلوکز اعمال کالریمتری هندسی، iodometric و روش های دیگر.