Что такое сахара в биологии определение 6 класс кратко

Обновлено: 08.07.2024

Большую роль в растении играют сахара, которые также могут находиться в клетке растения в виде запаса, главным образом в клеточном соке, или непосредственно расходуются растением как питательный и энергетический материал (источник энергии при дыхании).

К сахарам относятся дисахариды общей формулы C₁₂H₂₂O₁₁. Они отличаются друг от друга не числом атомов в молекуле, а определенным расположением их в ней.

К ним относятся мальтоза — солодовый сахар, и сахароза — тростниковый сахар. Тростниковым он назван потому, что раньше добывался исключительно из сахарного тростника. В тропических странах он и до сих пор добывается из тростника, а в северном полушарии — из сахарной свеклы. Сахарная свекла в клеточном соке своих корней содержит до 22% сахара.

Узнаем больше о сахарозе, ее строении, формуле, физических и химических свойствах и о том, какую пользу играет она для живых организмов.

Формула и строение сахарозы

Структурная формула - C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁, хотя она происходит от соединения двух простых сахаров, таких как глюкоза и фруктоза.

Два кольца этих сахаров объединены отдельным атомом кислорода, соединенным с двумя атомами углерода в цепочке. Другое расширение атома в молекуле также присутствует, главным образом, в комбинациях кислорода и водорода.

Связь между моносахаридами имеет O-глюкозидный тип. Кроме того, эта связь является дикарбонильной.

Физические свойства

По своим физическим свойствам она обладает сладким вкусом, может кристаллизоваться и растворима в воде.

Когда сахароза достигает желудка, она подвергается кислотному гидролизу и разлагается на части: на глюкозу и фруктозу. Остальная часть сахарозы переходит в тонкий кишечник, где ферментная сахароза преобразует ее в глюкозу и фруктозу.

Подчеркиваются ее специфические свойства в качестве питательного вещества для организма человека: она легко усваивается и не выделяет токсичных веществ. Это означает, что сахароза обладает как свойствами глюкозы, так и свойствами фруктозы, что означает, что она является источником энергии для организма.

Существует множество противоречий по поводу вреда, наносимого потреблением сахарозы, и несколько теорий по этому поводу. Основные дебаты сосредоточены на развитии кариеса, диабета, ожирения, атеросклероза и других патологий.

Интересно, что сахароза является триболюминесцентной, производящей свет механическим действием.

Благодаря низкой температуре плавления 186 0 С она очень быстро становится жидкой, очень легко прилипает к контейнеру, в котором она находится, может запросто обжечь кожу, если не соблюдать меры безопасности. Температура кипения раствора равна 101,4 0 С.

Углеводы — это природные органические соединения, содержащиеся во всех клетках живых организмов и выполняющие важные функции.

Молекулы углеводов состоят из атомов трёх элементов — углерода, водорода и кислорода. Состав большинства углеводов можно выразить формулой: C n ( H 2 O ) m . В состав производных углеводов могут входить и другие элементы. Так, в хитине содержатся ещё и атомы азота.

Олигосахариды содержат в молекулах от двух до десяти остатков моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются в результате соединения двух молекул моносахаридов. По свойствам они похожи на моносахариды: хорошо растворяются в воде, сладкие на вкус.

Сахароза состоит из остатков глюкозы и фруктозы. В растениях это вещество является растворимым запасным углеводом, а также продуктом фотосинтеза, который транспортируется от листьев к другим органам. Знакома всем как сахар (свекловичный или тростниковый).

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из глюкозы. Образуется из крахмала при прорастании семян, является источником энергии для процесса прорастания.

Молекулы полисахаридов состоят из большого числа остатков моносахаридов. Эти вещества не имеют вкуса и не растворяются в воде.

Крахмал — запасной углевод растений. Его молекулы образованы остатками глюкозы, соединёнными в линейные или разветвлённые цепи.

Целлюлоза входит в состав клеточных стенок грибов и растений и придаёт им прочность. Молекулы целлюлозы тоже образованы остатками глюкозы, но они намного длиннее молекул крахмала. Целлюлоза не растворяется в воде и других растворителях.

1. Энергетическая функция углеводов заключается в том, что под влиянием ферментов происходит их расщепление и окисление с выделением энергии. Важно, что углеводы могут расщепляться как в присутствии кислорода, так и без него. Продуктами полного окисления этих веществ являются углекислый газ и вода.

2. Запасающая функция проявляется в накоплении излишков углеводов в клетках: у растений — крахмала, у животных и грибов — гликогена. При необходимости запасные углеводы расщепляются до глюкозы и используются клеткой для получения энергии.

3. Строительная функция заключается в том, что углеводы служат строительным материалом: целлюлоза входит в состав клеточных стенок растений, а хитин образует клеточные стенки грибов и кутикулу членистоногих. Эти же углеводы выполняют защитную функцию.

4. Сигнальная (рецепторная) функция состоит в том, что гликопротеины (комплексные соединения углеводов и белков), расположенные на поверхности клетки, воспринимают и передают в клетку сигналы из внешней среды.

Сахароза – органическое соединение, образованное остатками двух моносахаридов: глюкозы и фруктозы. Она содержится в хлорофиллоносных растениях, сахарном тростнике, свёкле, маисе.

Рассмотрим более подробно, что это такое.

Химические свойства

Сахароза образуется путём отсоединения молекулы воды от гликозидных остатков простых сахаридов (под действием энзимов).

Структурная формула соединения – С12Н22О11.

Дисахарид растворяется в этаноле, воде, метаноле, нерастворим – в диэтиловом эфире. Нагревание соединения выше температуры плавления (160 градусов) приводит к карамелизации расплава (разложению и окрашиванию). Интересно, что при интенсивном освещении или охлаждении (жидким воздухом) вещество проявляет фосфоресцирующие свойства.

При нагревании водного раствора сахарозы в кислой среде, в присутствии фермента инвертазы или сильных кислот, происходит гидролиз соединения. В результате этого образуется смесь глюкозы и фруктозы, называемая инертным сахаром. Гидролиз дисахарида сопровождается изменением знака вращения раствора: с положительного на отрицательный (инверсия).

Полученную жидкость применяют для подслащивания пищевых продуктов, получения искусственного мёда, предотвращения кристаллизации углевода, создания карамелизированной патоки, производства многоатомных спиртов.

Главные изомеры органического соединения с аналогичной молекулярной формулой – мальтоза и лактоза.

Метаболизм

Организм млекопитающих, в том числе человека, не приспособлен к усвоению сахарозы в чистом виде. Поэтому при попадании вещества в ротовую полость, под воздействием амилазы слюны, происходит запуск гидролиза.

Основной моносахарид, поступающий из кишечника в кровь – глюкоза. После ее всасывания, половина простых углеводов по воротной вене транспортируется в печень, а остальная часть поступает в кровоток через капилляры кишечных ворсинок, где в последствии извлекается клетками органов и тканей. После проникновения глюкоза, расщепляется на шесть молекул углекислого газа, вследствие чего выделяется большое количество энергетических молекул (АТФ). Оставшаяся часть сахаридов усваивается в кишечнике путём облегчённой диффузии.

Польза и суточная потребность

Для сохранения здоровья диетологи рекомендуют ограничить прием сладости до следующих безопасных норм в день:

для младенцев от 1 до 3 лет – 10 – 15 грамм;
для детей до 6 лет – 15 – 25 грамм;
для взрослых 30 – 40 грамм в сутки.

Энергетическая ценность 5 грамм сахарозы (1 чайной ложки) составляет 20 килокалорий.

Признаки нехватки соединения в организме:

депрессивное состояние; ;
раздражительность;
головокружение; ;
быстрая утомляемость;
снижение когнитивных функций;
выпадение волос;
нервное истощение.

Потребность в дисахариде возрастает при:

интенсивной мозговой деятельности (за счёт расходования энергии на поддержание прохождения импульса по нервному волокну аксон – дендрит);
токсической нагрузке на организм (сахароза выполняет барьерную функцию, защищая клетки печени парными глюкуроновыми и серными кислотами).

Помните, повышать суточную норму сахарозы важно предельно осторожно, поскольку избыток вещества в организме чреват функциональными расстройствами поджелудочной железы, патологиями сердечно – сосудистых органов, появлением кариеса.

Вред сахарозы

Отрицательное воздействие сахарозы на организм:

Как минимизировать вред сахарозы?

Учитывая, что сахароза потенцирует синтез гормона радости (серотонина), приём сладких продуктов ведёт к нормализации психоэмоционального равновесия человека.

При этом, важно знать, как нейтрализовать вредоносные свойства полисахарида.

Замените белый сахар натуральными сладостями (сухофруктами, мёдом), кленовым сиропом, натуральной стевией.
Исключите из ежедневного меню продукты с большим содержанием глюкозы (торты, конфеты, пирожные, печенье, соки, магазинные напитки, белый шоколад).
Следите, чтобы в составе приобретаемых продуктов не было белого сахара, крахмальной патоки.
Употребляйте антиоксиданты, нейтрализующие свободные радикалы и препятствующие повреждению коллагена сложными сахарами. К природным антиокислителям относятся: клюква, ежевика, квашеная капуста, цитрусовые фрукты, зелень. Среди ингибиторов витаминного ряда выделяют: бета-каротин, токоферол, кальций, аскорбиновую кислоту, биофлаваноиды.
Съедайте два ореха миндаля после приёма сладкой еды (для уменьшения скорости абсорбции сахарозы в кровь).
Выпивайте ежедневно полтора литра чистой воды.
Полоскайте ротовую полость после каждого приёма еды.
Занимайтесь спортом. Физические нагрузки стимулируют выброс естественного гормона радости, вследствие чего поднимается настроение и сокращается тяга к сладким продуктам.

Для минимизации вредного воздействия белого сахара на организм человека рекомендуется отдать предпочтение подсластителям.

Данные вещества, в зависимости от происхождения, разделяют на две группы:

натуральные (стевия, ксилит, сорбит, маннит, эритрит);
искусственные (аспартам, сахарин, ацесульфам калия, цикламат).

При выборе подсластителей лучше отдать предпочтение первой группе веществ, поскольку польза вторых до конца не изучена. При этом, важно помнить, что злоупотребление сахарными спиртами (ксилитом, маннитом, сорбитом) чревато возникновением диареи.

Природные источники

Кроме того, сахароза в небольших количествах (менее 0,4 грамм на 100 грамм продукта) содержится во всех хлорофиллоносных растениях (зелени, ягодах, фруктах, овощах).

Получение сахарозы

Для извлечения данного углевода в промышленных масштабах применяют физические и механические методы воздействия.

Рассмотрим, как делается свекловичная сахароза (белый сахар)

Бурый раствор (меласса), который остаётся после извлечения сахарозы, применяют для получения лимонной кислоты.

Сферы применения

Пищевая индустрия. Дисахарид используют как самостоятельный продукт питания (сахар), консервант (в высоких концентрациях), составной компонент кулинарных изделий, алкогольных напитков, соусов. Кроме того, из сахарозы получают искусственный мёд.
Биохимия. Полисахарид применяют как субстрат при получении (ферментации) глицерина, этанола, бутанола, декстрана, левулиновой и лимонной кислот.
Фармакология. Сахарозу (из сахарного тростника) используют при изготовлении порошков, микстур, сиропов, в том числе для новорожденных детей (для придания сладкого вкуса или консервации).

Помимо этого, сахарозу в сочетании жирными кислотами, применяют как неионные детергенты (вещества, улучшающие растворимость в водных средах) в сельском хозяйстве, косметологии, при создании моющих средств.

Вывод

При поступлении в организм человека, дисахарид, распадается на глюкозу и фруктозу, выделяя большое количество энергетического ресурса.

Лидеры по содержанию сахарозы – сахарный тростник, сок канадского клёна, сахарная свёкла.

В умеренных количествах (20 – 40 грамм в день) вещество полезно для человеческого организма, поскольку активизирует работу головного мозга, снабжает клетки энергией, защищает печень от токсинов. Однако злоупотребление сахарозой, особенно в детском возрасте, ведёт к появлению функциональных расстройств, гормональному сбою, ожирению, кариесу, пародонтозу, преддиабетическому состоянию, паразитарным инвазиям. Поэтому перед приёмом продукта, в том числе введением сладости в детские смеси, целесообразно оценить, каковы его польза и вред.

Для минимизации ущерба для здоровья, белый сахар заменяют на стевию, нерафинированный сахар – сырец, мёд, фруктозу (фруктовый сахар), сухофрукты.

Специальность: терапевт, врач-рентгенолог, диетолог .

Общий стаж: 20 лет .

Место работы: ООО “СЛ Медикал Груп” г. Майкоп .

Образование: 1990-1996, Северо-Осетинская государственная медицинская академия .

Одну из наиболее важных функций в живых организмах выполняют углеводы. Они являются источником энергии и участвуют в метаболизме.

Общее описание

Другое название углеводов – сахара. Углеводы имеют два определения:

с точки зрения биологии – биологически активные вещества, являющиеся источником энергии для живых организмов, в том числе человека;
с точки зрения химии – органические соединения, состоящие из нескольких карбонильных (-СО) и гидроксильных (-ОН) групп.

Элементы, образующие углевод:

Общая формула углеводов – C_n(H₂O)_m. Минимальное количество атомов углерода и кислорода – три. Соотношение водорода и кислорода всегда 2:1, как в молекуле воды.

Источником углеводов является процесс фотосинтеза. Углеводы составляют 80 % сухой растительной массы и 2-3 % – животной. Углеводы входят в состав АТФ – универсального источника энергии.

Углеводы – многочисленная группа органических веществ. Они классифицируются по двум признакам:

количеству атомов углерода;
количеству структурных единиц.

В зависимости от количества атомов углерода в одной молекуле (структурной единице) выделяют:

Молекула может включать до девяти атомов углерода. Наиболее значимыми являются пентозы (C₅H₁₀O₅) и гексозы (C₆H₁₂O₆). Пентозы являются компонентами нуклеиновых кислот. Гексозы входят в состав полисахаридов.

Рис. 1. Структура моносахарида.

По второму признаку классификации углеводы бывают:

простыми, состоящими из одной молекулы или структурной единицы (моносахариды);
сложными, включающими множество молекул (олигосахариды, полисахариды).

Особенности сложных структур описаны в таблице углеводов.

Виды

Формула

Характеристика

Примеры

Глюкоза, фруктоза, рибоза

Состоят из 2-10 моносахаридов. Могут включать одинаковые моносахаридные остатки (гомоолигосахариды) или разные (гетероолигосахариды)

Сахароза, лактоза, мальтоза

Состоят из множества моносахаридов (от 10 до нескольких тысяч)

Целлюлоза, хитин, крахмал

Рис. 2. Структура полисахарида.

Одна из наиболее значимых разновидностей олигосахаридов – дисахариды, состоящие из двух моносахаридов. Они служат источником глюкозы и выполняют строительную функцию в растениях.

Физические свойства

Моносахариды и олигосахариды имеют схожие физические свойства:

кристаллическое строение;
сладкий вкус;
растворимость в воде;
прозрачность;
нейтральная pH в растворе;
низкие температуры плавления и кипения.

Полисахариды – более сложные вещества. Они нерастворимы и не имеют сладкого привкуса. Целлюлоза – разновидность полисахарида, входящая в состав клеточных стенок растений. Аналогичный целлюлозе хитин входит в состав грибов и панцирей членистоногих. Крахмал накапливается в растениях и распадается на простые углеводы, которые являются источником энергии. В животных клетках резервную функцию выполняет гликоген.

Химические свойства

В зависимости от структуры каждому углеводу характерны особые химические свойства. Моносахариды, в частности глюкоза, подвергаются многоступенчатому окислению (в отсутствии и присутствии кислорода). В результате полного окисления образуется углекислый газ и вода:

В отсутствии кислорода под действием ферментов происходит брожение:

Иначе с кислородом взаимодействуют полисахариды, сгорая до углекислого газа и воды:

Олигосахариды и полисахариды разлагаются до моносахаридов при гидролизе:

Глюкоза реагирует с гидроксидом меди (II) и аммиачным раствором оксида серебра (реакция серебряного зеркала):

Рис. 3. Реакция серебряного зеркала.

Что мы узнали?

Из темы химии 10 класса узнали об углеводах. Это биоорганические соединения, состоящие из одной или нескольких структурных единиц. Одна единица или молекула состоит из карбонильных и гидроксильных групп. Различают моносахариды, состоящие из одной молекулы, олигосахариды, включающие 2-10 молекул, и полисахариды – длинные цепочки из множества моносахаридов. Углеводы сладкие на вкус и хорошо растворимы в воде (исключение – полисахариды). Моносахариды растворяются в воде, окисляются, взаимодействуют с гидроксидом меди и аммиачным оксидом серебра. Полисахариды и олигосахариды подвергаются гидролизу. Полисахариды горят.

Читайте также: