Cukry właściwości i funkcje
Miejsce cukrów wśród innych składników chemicznych
Cukry Z cukrem mamy do czynienia bardzo często - kiedy sięgamy po białe kryształy z cukiernicy. Większość z nas nie uświadamia sobie, że "sacharoza - cukier do słodzenia, jest tylko jednym z wielkiej liczby związków o podobnej strukturze i istotnych właściwościach biologicznych. Cukry stanowią ogromną grupę związków chemicznych. Nazywane są sacharydami lub często węglowodanami. Są to organiczne związki chemiczne, zbudowane z atomów węgla, wodoru i tlenu, występującym w przybliżonym stosunku ilościowym: jeden atom węgla, dwa atomy wodoru, jeden atom tlenu (CH 2 O) n. Ilościowy stosunek wodoru i tlenu, w cukrach, jest taki sam jak w wodzie, 2 : 1
Podział cukrów Węglowodany mogą być zbudowane z: Jednej jednostki cukrowej monosacharydy Dwóch jednostek cukrowych disacharydy Kilku jednostek cukrowych - oligosacharydy Wielu jednostek cukrowych - polisacharydy
Monosacharydy (cukry proste) W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce cukry proste dzielimy na: Triozy (3 atomy): - aldehyd glicerynowy Tetrozy (4 atomy) Pentozy (5 atomów): - ryboza i deoksyryboza składniki kwasów nukleinowych Heksozy (6 atomów): - glukoza - fruktoza - galaktoza Heptozy (7 atomów) Monosacharydy można także podzielić na: aldozy, w których występuje grupa aldehydowa (-CHO), np. deoksyryboza, ryboza, glukoza, galaktoza ketozy, w których występuje grupa ketonowa (=C=O), np. fruktoza.
Glukoza Jest cukrem prostym, o wzorze C 6 H 12 O 6 często nazywana także cukrem gronowym. Jest to najpowszechniej występujący monosacharyd, odgrywający kluczową rolę w metabolizmie istot żywych. W roślinach powstaje w procesie fotosyntezy, natomiast człowiek i zwierzęta, pobierają ją w postaci wolnej lub jako składnik cukrów złożonych, wraz z pokarmem. Jest magazynowana w postaci skrobi (u roślin) i glikogenu (u zwierząt i człowieka) Glukoza jest głównym źródłem energii do przebiegu wszystkich procesów życiowych. W organizmie człowieka jest jedyną formą transportową cukrów. Ponieważ rola glukozy w metabolizmie jest tak istotna, że jej stężenie we krwi utrzymywane na stałym poziomie (około 0,1 w stosunku do masy ciała), dzięki specjalnym mechanizmom biochemicznym. Jest substancją bezbarwną, krystaliczną, słodką, dobrze rozpuszczalna w wodzie
Fruktoza i galaktoza Fruktoza inny bardzo powszechny cukier prosty, zwany często cukrem owocowym, gdyż występuje wielu owocach i miodzie. Stanowi łatwo przyswajalny składnik pożywienia. Często jest także stosowany jako środek słodzący dla diabetyków a także wspomagająco w chorobach serca. Ma taki sam wzór sumaryczny jak glukoza, ale inne wzajemne ułożenie atomów w cząsteczce - jest zatem izomerem glukozy. Fruktoza jest ketozą Galaktoza - wchodzi w skład dwucukru - laktozy. Cukier ten nie jest spotykany w postaci wolnej. Jest wiązany z białkiem i tłuszczem. U zwierząt występuje w postaci składnika cukru mlekowego oraz składnika substancji mózgowej.
Disacharydy - dwucukry Zbudowane są z dwóch kowalencyjnie połączonych cukrów prostych. Wiązanie pomiędzy jednostkami cukrowymi nosi nazwę wiązania glikozydowego. Powstaje ono pomiędzy atomem węgla 1 jednej cząsteczki a atomem węgla 4 drugiej cząsteczki. Powstają w wyniku reakcji kondensacji czyli reakcji chemicznej polegającej na łączeniu się dwóch (w przypadku dwucukrów) lub większej liczby cząsteczek w większą cząsteczkę, z wydzieleniem wody. Disacharydy mogą ulegać hydrolizie, to jest rozszczepieniu na dwa dwa cukry proste z przyłączeniem cząsteczki wody
Dwucukry Sacharoza (C 12 H 22 O 11 ) dwucukier o największym zastosowaniu praktycznym, składa się z dwóch cząsteczek cukrów prostych: glukozy i fruktozy. Biała, krystaliczna substancja, dobrze rozpuszczalna w wodzie znana z życia codziennego jako cukier konsumpcyjny Jest także główną postacią transportową węglowodanów u roślin
Dwucukry Laktoza zwana cukrem mlecznym, jest dwucukrem zbudowanym z galaktozy i glukozy, występuje w mleku ssaków Maltoza - zwana inaczej cukrem słodowym. Jest to dwucukier zbudowany z dwóch cząsteczek glukozy. Występuje w słodzie czyli w skiełkowanych i wysuszonych ziarnach zbóż
Polisacharydy Są powszechnie występującymi węglowodanami. Zaliczamy do nich: Skrobię Celulozę (błonnik) Glikogen Chitynę Pektyny Makrocząsteczki polisacharydowe utworzone są z wielu powtarzających się jednostek monosacharydowych, najczęściej glukozy Należą do biopolimerów czyli polimerów występujących naturalnie w organizmach żywych, które są przez nie produkowane.
Skrobia Jest to polisacharyd roślinny, złożony wyłącznie z cząsteczek glukozy, ale nie jest jednorodnym chemicznie związkiem składa się w rzeczywistości z dwóch różnych polisacharydów: nie rozgałęzionej amylozy i rozgałęzionej amylopektyny. Czysta skrobia jest białą, bezpostaciową (nie jest krystaliczna), substancją bez smaku i zapachu, nierozpuszczalną w zimnej wodzie. Skrobię można wykryć za pomocą jodyny lub płynu Lugola, który zawiera jod. Pod wpływem jodu skrobia przyjmuje niebiesko-fioletowe zabarwienie
Skrobia Jest materiałem zapasowym u roślin, które magazynują go w owocach, nasionach, korzeniach i kłączach. Szczególnie bogate w skrobie są ziarna zbóż i bulwy ziemniaka. Skrobia występuje w postaci ziaren o charakterystycznym wyglądzie, różnym dla poszczególnych gatunków roślin
Celuloza(C 6 H 10 O 5 ) n - błonnik Jest to nierozpuszczalny, nierozgałęziony polisacharyd roślinny zbudowany z cząsteczek glukozy Stanowi podstawowy element roślinnej ściany komórkowej, nadaje tkankom wytrzymałość mechaniczną i elastyczność. Ludzie, podobnie jak większość zwierząt, nie mają enzymu, który umożliwiałby trawienie celulozy, nie mogą zatem wykorzystywać jej jako substancji odżywczej. Niemniej jednak celuloza jest niezbędnym składnikiem naszego pożywienia Wzór chemiczny fragmentu celulozy:
Funkcje celulozy (błonnika) jako niezbędnego składnika naszego pożywienia wspomaga pracę jelit (poprawia ich perystaltykę) ułatwia przesuwanie treści pokarmowej, obniża poziom cholesterolu, zapobiega powstawaniu żylaków (w tym hemoroidów), pomaga w zwalczaniu otyłości.
Glikogen (C 6 H 10 O 5 ) n - wielocukier, którego silnie rozgałęzione cząsteczki zbudowane są z połączonych cząsteczek glukozy. Jest gromadzony w wątrobie i w tkance mięśniowej. Jest głównym wielocukrem stanowiącym materiał zapasowy w komórkach zwierzęcych. Glikogen w miarę potrzeby może być szybko rozkładany do glukozy. Do najbogatszych w ten materiał zapasowy tkanek należą wątroba, mięśnie i mózg. Glikogen
Chityna i pektyny Chityna - polisacharyd, z którego są zbudowane szkielety zewnętrze stawonogów, czyli ich pancerze. Chemicznie chityna ma podobną strukturę do celulozy. Pektyny polisacharydy występujące w ścianie komórkowej wielu roślin
Główne funkcje cukrów: Budulcowe składniki ścian komórkowych roślin Są materiałem zapasowym skrobia, glikogen Są najważniejszym materiałem energetycznym i odżywczym
Źródła węglowodanów