कार्बोहाइड्रेट
कार्बोहाइड्रेट सभी पौधों और जानवरों के जीवों की कोशिकाओं और ऊतकों का हिस्सा हैं और वजन से थोक बनाते हैं कार्बनिक पदार्थजमीन पर। कार्बोहाइड्रेट पौधों के शुष्क पदार्थ का लगभग 80% और जानवरों का लगभग 20% हिस्सा है। पौधे अकार्बनिक यौगिकों - कार्बन डाइऑक्साइड और पानी (सीओ 2 और एच 2 ओ) से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करते हैं।
कार्बोहाइड्रेट को दो समूहों में बांटा गया है: मोनोसेकेराइड (मोनोज) और पॉलीसेकेराइड (पॉलीस)।
मोनोसैक्राइड
कार्बोहाइड्रेट, समावयवता, नामकरण, संरचना आदि के वर्गीकरण से संबंधित सामग्री के विस्तृत अध्ययन के लिए, आपको एनिमेटेड फिल्म "कार्बोहाइड्रेट। जेनेटिक" देखने की आवश्यकता है।डी - शक्कर की एक श्रृंखला" और "हॉवर्थ के फार्मूले का निर्माणडी - गैलेक्टोज" (यह वीडियो केवल पर उपलब्ध हैसीडी रॉम ). इन फिल्मों के साथ आने वाले टेक्स्ट को पूरी तरह से इस उपखंड में स्थानांतरित कर दिया गया है और नीचे दिया गया है।
कार्बोहाइड्रेट। शर्करा की आनुवंशिक डी-श्रृंखला
"कार्बोहाइड्रेट प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित हैं और जीवित जीवों में विभिन्न महत्वपूर्ण कार्य करते हैं। वे जैविक प्रक्रियाओं के लिए ऊर्जा की आपूर्ति करते हैं, और शरीर में अन्य मध्यवर्ती या अंतिम चयापचयों के संश्लेषण के लिए प्रारंभिक सामग्री भी हैं। कार्बोहाइड्रेट का एक सामान्य सूत्र हैसी एन (एच 2 ओ ) एम जिससे इन प्राकृतिक यौगिकों का नाम उत्पन्न हुआ।
कार्बोहाइड्रेट को सरल शर्करा या मोनोसेकेराइड और इन सरल शर्करा या पॉलीसेकेराइड के पॉलिमर में विभाजित किया जाता है। पॉलीसेकेराइड के बीच, एक अणु में 2 से 10 मोनोसैकराइड अवशेषों वाले ओलिगोसेकेराइड के समूह को प्रतिष्ठित किया जाना चाहिए। इनमें, विशेष रूप से, डिसैकराइड शामिल हैं।
मोनोसेकेराइड विषमलैंगिक यौगिक हैं। उनके अणुओं में एक साथ कार्बोनिल (एल्डिहाइड या कीटोन) और कई हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, अर्थात। मोनोसेकेराइड पॉलीहाइड्रॉक्सीकार्बोनिल यौगिक हैं - पॉलीहाइड्रोक्सील्डिहाइड और पॉलीहाइड्रॉक्सीकेटोन। इसके आधार पर, मोनोसेकेराइड को एल्डोस में विभाजित किया जाता है (मोनोसैकराइड में एल्डिहाइड समूह होता है) और केटोस (कीटो समूह निहित होता है)। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज एक एल्डोज है और फ्रुक्टोज एक कीटोज है।
(ग्लूकोज (एल्डोज))
(फ्रुक्टोज (किटोज))
अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर मोनोसेकेराइड को टेट्रोज़, पेन्टोज़, हेक्सोज़ आदि कहा जाता है। यदि हम अंतिम दो प्रकार के वर्गीकरण को जोड़ते हैं, तो ग्लूकोज एल्डोहेक्सोज है, और फ्रुक्टोज केटोहेक्सोज है। अधिकांश प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले मोनोसेकेराइड पेंटोस और हेक्सोस हैं।
मोनोसेकेराइड को फिशर प्रोजेक्शन फ़ार्मुलों के रूप में दर्शाया गया है, अर्थात ड्राइंग के विमान पर कार्बन परमाणुओं के टेट्राहेड्रल मॉडल के प्रक्षेपण के रूप में। इनमें कार्बन शृंखला को लम्बवत् लिखा जाता है। एल्डोस में, एल्डिहाइड समूह को कार्बोनिल समूह से सटे प्राथमिक अल्कोहल समूह केटोस में शीर्ष पर रखा जाता है। असममित कार्बन परमाणु में हाइड्रोजन परमाणु और हाइड्रॉक्सिल समूह को एक क्षैतिज रेखा पर रखा गया है। एक असममित कार्बन परमाणु दो सीधी रेखाओं के परिणामी क्रॉसहेयर में स्थित है और एक प्रतीक द्वारा इंगित नहीं किया गया है। शीर्ष पर स्थित समूहों से कार्बन श्रृंखला की संख्या शुरू होती है। (आइए एक असममित कार्बन परमाणु को परिभाषित करें: यह एक कार्बन परमाणु है जो चार अलग-अलग परमाणुओं या समूहों से बंधा होता है।)
एक पूर्ण विन्यास स्थापित करना, अर्थात। एक असममित कार्बन परमाणु पर स्थानापन्नों की वास्तविक व्यवस्था एक बहुत ही श्रमसाध्य कार्य है, और कुछ समय पहले तक यह एक असंभव कार्य भी था। संदर्भ यौगिकों के साथ उनके विन्यास की तुलना करके यौगिकों को चिह्नित करना संभव है, अर्थात सापेक्ष विन्यास को परिभाषित करें।
मोनोसेकेराइड के सापेक्ष विन्यास को विन्यास मानक - ग्लिसराल्डिहाइड द्वारा निर्धारित किया जाता है, जिसे पिछली शताब्दी के अंत में, कुछ विन्यासों को मनमाने ढंग से निर्दिष्ट किया गया था, जिसे नामित किया गया थाडी- और एल - ग्लिसराल्डिहाइड। कार्बोनिल समूह से सबसे दूर मोनोसेकेराइड के असममित कार्बन परमाणु के विन्यास की तुलना उनके असममित कार्बन परमाणुओं के विन्यास से की जाती है। पेन्टोस में, यह परमाणु चौथा कार्बन परमाणु है ( 4 से ), हेक्सोज़ में - पाँचवाँ ( 5 से ), अर्थात। कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला में अंत से पहले। यदि इन कार्बन परमाणुओं का विन्यास विन्यास के साथ मेल खाता हैडी - ग्लिसराल्डिहाइड मोनोसैकराइड से संबंधित हैडी - एक पंक्ति में। और इसके विपरीत, अगर यह कॉन्फ़िगरेशन से मेल खाता हैएल - ग्लिसराल्डिहाइड मानते हैं कि मोनोसैकराइड संबंधित हैएल - पंक्ति। प्रतीक डी इसका मतलब है कि फिशर प्रोजेक्शन में संबंधित असममित कार्बन परमाणु में हाइड्रॉक्सिल समूह ऊर्ध्वाधर रेखा के दाईं ओर स्थित है, और प्रतीकएल - कि हाइड्रॉक्सिल समूह बाईं ओर स्थित है।
शर्करा की आनुवंशिक डी-श्रृंखला
एल्डोज का पूर्वज ग्लिसराल्डिहाइड है। शर्करा के अनुवांशिक संबंध पर विचार करेंडी - डी के साथ पंक्ति - ग्लिसराल्डिहाइड।
कार्बनिक रसायन विज्ञान में, एक समूह को क्रमिक रूप से शुरू करके मोनोसेकेराइड की कार्बन श्रृंखला को बढ़ाने की एक विधि है
|
एन- |
मैं |
-वह |
कार्बोनिल समूह और आसन्न कार्बन परमाणु के बीच। अणु में इस समूह का परिचयडी - ग्लिसराल्डिहाइड दो डायस्टेरोमेरिक टेट्रोस की ओर जाता है -डी - एरिथ्रोसिस और डी - ट्रेओस। यह इस तथ्य के कारण है कि मोनोसेकेराइड श्रृंखला में पेश किया गया एक नया कार्बन परमाणु असममित हो जाता है। इसी कारण से, प्राप्त प्रत्येक टेट्रोज़, और फिर पेन्टोज़, जब एक और कार्बन परमाणु उनके अणु में पेश किया जाता है, तो दो डायस्टेरोमेरिक शर्करा भी देता है। डायस्टेरोमर्स स्टीरियोइसोमर्स हैं जो एक या अधिक असममित कार्बन परमाणुओं के विन्यास में भिन्न होते हैं।
इस प्रकार डी प्राप्त होता है - डी से शर्करा की एक श्रृंखला - ग्लिसराल्डिहाइड। जैसा कि देखा जा सकता है, उपरोक्त श्रृंखला के सभी सदस्यों से प्राप्त किया जा रहा हैडी - ग्लिसराल्डिहाइड, अपने असममित कार्बन परमाणु को बनाए रखता है। प्रस्तुत मोनोसेकेराइड के कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला में यह अंतिम असममित कार्बन परमाणु है।
प्रत्येक एल्डोज डी -नंबर एक स्टीरियोइसोमर से मेल खाता हैएल - एक श्रृंखला जिसके अणु एक दूसरे से एक वस्तु और एक असंगत दर्पण छवि के रूप में संबंधित होते हैं। ऐसे स्टीरियोइसोमर्स को एनेंटिओमर्स कहा जाता है।
यह निष्कर्ष में ध्यान दिया जाना चाहिए कि एल्डोहेक्सोस की उपरोक्त श्रृंखला दिखाए गए चार तक सीमित नहीं है। जैसा कि ऊपर दिखाया गया है, सेडी - रिबोस और डी - ज़ाइलोज़, आप डायस्टेरोमेरिक शर्करा के दो जोड़े और प्राप्त कर सकते हैं। हालाँकि, हमने केवल एल्डोहेक्सोज़ पर ध्यान केंद्रित किया, जो प्रकृति में सबसे आम हैं।
डी-गैलेक्टोज के लिए हॉवर्थ फार्मूले का निर्माण
"इसके साथ ही ग्लूकोज और अन्य मोनोसेकेराइड की संरचना की अवधारणा के कार्बनिक रसायन विज्ञान में परिचय के साथ-साथ पॉलीहाइड्रॉक्सी एल्डिहाइड या पॉलीहाइड्रॉक्सी केटोन्स के रूप में ओपन-चेन फ़ार्मुलों द्वारा वर्णित, कार्बोहाइड्रेट के रसायन विज्ञान में तथ्यों को जमा करना शुरू हो गया, जो कि दृष्टिकोण से समझाना मुश्किल था। ऐसी संरचनाएं। यह पता चला कि ग्लूकोज और अन्य मोनोसेकेराइड संबंधित कार्यात्मक समूहों की इंट्रामोल्युलर प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप गठित चक्रीय हेमिसिटल्स के रूप में मौजूद हैं।
साधारण हेमिसिटल्स दो यौगिकों - एक एल्डिहाइड और एक अल्कोहल के अणुओं की परस्पर क्रिया से बनते हैं। प्रतिक्रिया के दौरान, कार्बोनिल समूह का दोहरा बंधन टूट जाता है, टूटने के स्थान पर, हाइड्रॉक्सिल का हाइड्रोजन परमाणु और शेष अल्कोहल इसमें जुड़ जाता है। एक यौगिक - एक मोनोसेकेराइड के अणु से संबंधित समान कार्यात्मक समूहों की बातचीत के कारण चक्रीय हेमिसिटल्स बनते हैं। प्रतिक्रिया एक ही दिशा में आगे बढ़ती है: कार्बोनिल समूह का दोहरा बंधन टूट जाता है, हाइड्रॉक्सिल का हाइड्रोजन परमाणु कार्बोनिल ऑक्सीजन में जुड़ जाता है, और कार्बोनिल के कार्बन परमाणुओं और कार्बोनिल के ऑक्सीजन के बंधन के कारण एक चक्र बनता है। हाइड्रॉक्सिल समूह।
चौथे और पांचवें कार्बन परमाणुओं में हाइड्रॉक्सिल समूहों द्वारा सबसे स्थिर हेमिसिटल्स बनते हैं। परिणामी पांच-सदस्यीय और छह-सदस्यीय छल्लों को क्रमशः मोनोसेकेराइड के फ्यूरानोज़ और पाइरेनोज़ रूप कहा जाता है। ये नाम चक्र में ऑक्सीजन परमाणु के साथ पाँच- और छह-सदस्यीय हेट्रोसायक्लिक यौगिकों के नाम से आते हैं - फुरान और पाइरन।
चक्रीय रूप वाले मोनोसेकेराइड को आसानी से हॉवर्थ के आशाजनक फ़ार्मुलों द्वारा दर्शाया जाता है। वे रिंग में ऑक्सीजन परमाणु के साथ पांच और छह सदस्यीय प्लानर आदर्श हैं, जिससे रिंग के विमान के सापेक्ष सभी प्रतिस्थापनों की पारस्परिक व्यवस्था को देखना संभव हो जाता है।
उदाहरण का प्रयोग करते हुए हावर्थ सूत्रों के निर्माण पर विचार करेंडी - गैलेक्टोज।
हॉवर्थ फ़ार्मुलों का निर्माण करने के लिए, सबसे पहले फिशर प्रोजेक्शन में मोनोसैकराइड के कार्बन परमाणुओं को नंबर देना आवश्यक है और इसे दाईं ओर मोड़ें ताकि कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला क्षैतिज स्थिति में आ जाए। तब बाईं ओर प्रक्षेपण सूत्र में स्थित परमाणु और समूह शीर्ष पर होंगे, और जो दाईं ओर स्थित हैं - क्षैतिज रेखा के नीचे, और चक्रीय सूत्रों के आगे संक्रमण के साथ - चक्र के विमान के ऊपर और नीचे, क्रमशः . वास्तव में, एक मोनोसेकेराइड की कार्बन श्रृंखला एक सीधी रेखा में स्थित नहीं होती है, लेकिन अंतरिक्ष में एक घुमावदार आकार लेती है। जैसा कि देखा जा सकता है, पांचवें कार्बन परमाणु में हाइड्रॉक्सिल को एल्डिहाइड समूह से महत्वपूर्ण रूप से हटा दिया जाता है; रिंग को बंद करने के लिए प्रतिकूल स्थिति रखता है। कार्यात्मक समूहों को एक साथ करीब लाने के लिए, अणु का एक हिस्सा चौथे और पांचवें कार्बन परमाणुओं को एक वैलेंस कोण से वामावर्त जोड़ने वाले वैलेंस अक्ष के चारों ओर घुमाया जाता है। इस घुमाव के परिणामस्वरूप, पांचवें कार्बन परमाणु का हाइड्रॉक्सिल एल्डिहाइड समूह के पास पहुंचता है, जबकि अन्य दो पदार्थ भी अपनी स्थिति बदलते हैं - विशेष रूप से, CH 2 OH समूह कार्बन परमाणुओं की श्रृंखला के ऊपर स्थित होता है। इसी समय, एल्डिहाइड समूह, चारों ओर घूमने के कारणएस - पहले और दूसरे कार्बन परमाणुओं के बीच का बंधन हाइड्रॉक्सिल के पास पहुंचता है। संपर्क किए गए कार्यात्मक समूह उपरोक्त योजना के अनुसार एक-दूसरे के साथ बातचीत करते हैं, जिससे छह-सदस्यीय पायरोज़ रिंग के साथ एक हेमीएसीटल का निर्माण होता है।
परिणामी हाइड्रॉक्सिल समूह को ग्लाइकोसिडिक समूह कहा जाता है। एक चक्रीय हेमीएसिटल के गठन से एक नए असममित कार्बन परमाणु की उपस्थिति होती है, जिसे एनोमेरिक कहा जाता है। परिणामस्वरूप, दो डायस्टेरोमर्स बनते हैं -ए-और बी - एनोमर्स केवल पहले कार्बन परमाणु के विन्यास में भिन्न होते हैं।
एनोमेरिक कार्बन परमाणु के विभिन्न विन्यास इस तथ्य से उत्पन्न होते हैं कि एल्डिहाइड समूह, जिसमें एक प्लानर कॉन्फ़िगरेशन होता है, चारों ओर घूमने के कारणएस - लेन के बीच लिंक पहले और दूसरे कार्बन परमाणुओं के साथ विमान के एक और विपरीत पक्षों पर हमला करने वाले अभिकर्मक (हाइड्रॉक्सिल समूह) को संदर्भित करता है। हाइड्रॉक्सिल समूह फिर कार्बोनिल समूह पर दोहरे बंधन के दोनों ओर से हमला करता है, जिससे पहले कार्बन परमाणु के विभिन्न विन्यासों के साथ हेमिसिटल्स बनते हैं। दूसरे शब्दों में, एक साथ गठन का मुख्य कारणए-और बी -एनोमर्स चर्चा की गई प्रतिक्रिया की गैर-त्रिस्तरीय चयनात्मकता में निहित है।
ए - एनोमर, एनोमेरिक केंद्र का विन्यास अंतिम असममित कार्बन परमाणु के विन्यास के समान है, जो निर्धारित करता हैडी - और एल - एक पंक्ति में, और बी - अनोमर - विपरीत। एल्डोपेंटोसिस और एल्डोहेक्सोसिस मेंडी - हॉवर्थ के सूत्र ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल समूह वाई में श्रृंखलाए - एनोमर विमान के नीचे स्थित है, और yबी - एनोमर्स - चक्र के विमान के ऊपर।
इसी तरह के नियमों के अनुसार, हॉवर्थ के फुरानोज़ रूपों में संक्रमण किया जाता है। अंतर केवल इतना है कि चौथे कार्बन परमाणु का हाइड्रॉक्सिल प्रतिक्रिया में शामिल है, और कार्यात्मक समूहों के अभिसरण के लिए, अणु के हिस्से को चारों ओर घुमाना आवश्यक हैएस - तीसरे और चौथे कार्बन परमाणुओं के बीच और दक्षिणावर्त बंध, जिसके परिणामस्वरूप पांचवें और छठे कार्बन परमाणु चक्र के विमान के नीचे स्थित होंगे।
मोनोसेकेराइड के चक्रीय रूपों के नामों में विसंगति केंद्र के विन्यास के संकेत शामिल हैं (ए - या बी -), मोनोसैकराइड का नाम और इसकी श्रृंखला (डी - या एल -) और चक्र का आकार (फ़्यूरानोज़ या पाइरेनोज़)।उदाहरण के लिए, ए, डी - गैलेक्टोपायरानोज़ याबी, डी - गैलेक्टोफ्यूरानोज़।"
रसीद
ग्लूकोज मुख्य रूप से प्रकृति में मुक्त रूप में पाया जाता है। यह कई पॉलीसेकेराइड की एक संरचनात्मक इकाई भी है। मुक्त अवस्था में अन्य मोनोसेकेराइड दुर्लभ हैं और मुख्य रूप से ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड के घटकों के रूप में जाने जाते हैं। प्रकृति में, प्रकाश संश्लेषण प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप ग्लूकोज प्राप्त होता है:
6CO 2 + 6H 2 O® C 6 H 12 O 6 (ग्लूकोज) + 6O 2
स्टार्च के हाइड्रोलिसिस के दौरान रूसी रसायनज्ञ जी.ई. किरचॉफ द्वारा पहली बार 1811 में ग्लूकोज प्राप्त किया गया था। बाद में, एएम बटलरोव द्वारा एक क्षारीय माध्यम में फॉर्मलाडीहाइड से मोनोसेकेराइड का संश्लेषण प्रस्तावित किया गया था।
उद्योग में, सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में स्टार्च के हाइड्रोलिसिस द्वारा ग्लूकोज प्राप्त किया जाता है।
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन (स्टार्च) + एनएच 2 ओ - एच 2 एसओ 4, टी ° ® एनसी 6 एच 12 ओ 6 (ग्लूकोज)
भौतिक गुण
मोनोसेकेराइड ठोस पदार्थ होते हैं, पानी में आसानी से घुलनशील, शराब में खराब घुलनशील और ईथर में पूरी तरह से अघुलनशील होते हैं। जलीय विलयन लिटमस के प्रति उदासीन होते हैं। अधिकांश मोनोसेकेराइड का स्वाद मीठा होता है, लेकिन चुकंदर से कम।
रासायनिक गुण
मोनोसेकेराइड अल्कोहल और कार्बोनिल यौगिकों के गुण प्रदर्शित करते हैं।
मैं। कार्बोनिल समूह पर प्रतिक्रियाएँ
1. ऑक्सीकरण।
ए) जैसा कि सभी एल्डिहाइड के साथ होता है, मोनोसेकेराइड के ऑक्सीकरण से संबंधित एसिड होता है। इसलिए, जब ग्लूकोज को सिल्वर हाइड्रॉक्साइड के अमोनिया घोल से ऑक्सीकृत किया जाता है, तो ग्लूकोनिक एसिड ("सिल्वर मिरर" प्रतिक्रिया) बनता है।
बी) गर्म करने पर कॉपर हाइड्रॉक्साइड के साथ मोनोसैकराइड की प्रतिक्रिया से भी एल्डोनिक एसिड बनता है।
सी) मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट न केवल एल्डिहाइड समूह को ऑक्सीकृत करते हैं, बल्कि प्राथमिक अल्कोहल समूह को भी कार्बोक्सिल समूह में ऑक्सीकृत करते हैं, जिससे डायबेसिक शुगर (एल्डेरिक) एसिड बनते हैं। आमतौर पर, इस ऑक्सीकरण के लिए केंद्रित नाइट्रिक एसिड का उपयोग किया जाता है।
2. रिकवरी।
शर्करा की कमी से पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल होता है। निकल, लिथियम एल्यूमीनियम हाइड्राइड आदि की उपस्थिति में हाइड्रोजन को कम करने वाले एजेंट के रूप में उपयोग किया जाता है।
3. एल्डिहाइड के साथ मोनोसेकेराइड के रासायनिक गुणों की समानता के बावजूद, ग्लूकोज सोडियम हाइड्रोसल्फाइट के साथ प्रतिक्रिया नहीं करता है ( NaHSO3)।
द्वितीय। हाइड्रॉक्सिल समूहों पर प्रतिक्रियाएं
मोनोसेकेराइड के हाइड्रॉक्सिल समूहों पर प्रतिक्रियाएं, एक नियम के रूप में, हेमिसिएटल (चक्रीय) रूप में की जाती हैं।
1. अल्काइलेशन (ईथर का निर्माण)।
गैसीय हाइड्रोजन क्लोराइड की उपस्थिति में मिथाइल अल्कोहल की क्रिया के तहत, ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल के हाइड्रोजन परमाणु को मिथाइल समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।
मजबूत अल्काइलेटिंग एजेंटों का उपयोग करते समय, जैसेउदाहरण के लिए , मिथाइल आयोडाइड या डाइमिथाइल सल्फेट, ऐसा परिवर्तन मोनोसेकेराइड के सभी हाइड्रॉक्सिल समूहों को प्रभावित करता है।
2. एसाइलेशन (एस्टर का निर्माण)।
जब एसिटिक एनहाइड्राइड ग्लूकोज पर क्रिया करता है, तो एक एस्टर बनता है - पेंटाएसिटाइलग्लूकोज।
3. सभी पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल की तरह, कॉपर हाइड्रॉक्साइड के साथ ग्लूकोज (द्वितीय ) तीव्र नीला रंग (गुणात्मक प्रतिक्रिया) देता है।
तृतीय। विशिष्ट प्रतिक्रियाएँ
उपरोक्त के अलावा, ग्लूकोज को कुछ विशिष्ट गुणों - किण्वन प्रक्रियाओं की भी विशेषता है। किण्वन एंजाइम (एंजाइम) के प्रभाव में चीनी के अणुओं का टूटना है। तीन कार्बन परमाणुओं के गुणक वाले शर्करा को किण्वित किया जाता है। किण्वन के कई प्रकार हैं, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध निम्नलिखित हैं:
ए) मादक किण्वन
C 6 H 12 O 6® 2CH 3 -CH 2 OH (एथिल अल्कोहल) + 2CO 2
बी) लैक्टिक किण्वन
सी) ब्यूटिरिक किण्वन
C6H12O6® सीएच 3 -सीएच 2 -सीएच 2 -कूह(ब्यूटिरिक एसिड) + 2 एच 2 + 2CO 2
सूक्ष्मजीवों के कारण होने वाले किण्वन के उल्लिखित प्रकार व्यापक व्यावहारिक महत्व के हैं। उदाहरण के लिए, अल्कोहल - एथिल अल्कोहल के उत्पादन के लिए, वाइनमेकिंग, ब्रूइंग आदि में, और लैक्टिक एसिड - लैक्टिक एसिड और किण्वित दूध उत्पादों के उत्पादन के लिए।
डिसैक्राइड
हाइड्रोलिसिस पर डिसैक्राइड (बायोस) दो समान या अलग-अलग मोनोसेकेराइड बनाते हैं। डिसैक्राइड की संरचना को स्थापित करने के लिए, यह जानना आवश्यक है: यह किस मोनोसेकेराइड से बना है, इन मोनोसेकेराइड में एनोमेरिक केंद्रों का विन्यास क्या है (ए - या बी -), रिंग के आकार क्या हैं (फ्यूरानोज़ या पाइरोज़) और किसकी भागीदारी से दो मोनोसैकराइड अणु हाइड्रॉक्सिल से जुड़े होते हैं।
डिसैकराइड्स को दो समूहों में बांटा गया है: कम करना और गैर-कम करना।
डिसाकार्इड्स को कम करने में, विशेष रूप से, माल्टोज़ (माल्ट चीनी) माल्ट में निहित है, i। अंकुरित, और फिर अनाज के सूखे और कुचले हुए दाने।
(माल्टोज़)
माल्टोज दो अवशेषों से मिलकर बना होता हैडी - ग्लूकोपायरानोज़, जो एक (1–4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं, यानी। एक अणु के ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल और दूसरे मोनोसेकेराइड अणु के चौथे कार्बन परमाणु में अल्कोहल हाइड्रॉक्सिल एक ईथर बंधन के निर्माण में भाग लेते हैं। एक विषम कार्बन परमाणु ( 1 से ) इस बंधन के गठन में भाग ले रहा हैए - विन्यास, और एक मुक्त ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल (लाल रंग में संकेतित) के साथ एक विषम परमाणु दोनों हो सकते हैंए - (ए - माल्टोज़) औरबी - कॉन्फ़िगरेशन (बी - माल्टोज़)।
माल्टोज़ एक सफेद क्रिस्टल है, पानी में अत्यधिक घुलनशील, स्वाद में मीठा, लेकिन चीनी (सुक्रोज) की तुलना में बहुत कम।
जैसा कि देखा जा सकता है, माल्टोज़ में एक मुक्त ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल होता है, जिसके परिणामस्वरूप रिंग को खोलने और एल्डिहाइड रूप में स्थानांतरित करने की क्षमता बरकरार रहती है। इस संबंध में, माल्टोज़ एल्डिहाइड की विशेषता वाली प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम है, और विशेष रूप से, "सिल्वर मिरर" प्रतिक्रिया देने के लिए, इसलिए इसे डिसैकराइड को कम करना कहा जाता है। इसके अलावा, माल्टोज़ मोनोसेकेराइड की कई प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है,उदाहरण के लिए , ईथर और एस्टर बनाता है (देखें। रासायनिक गुणमोनोसेकेराइड)।
गैर-कम करने वाले डिसैक्राइड में सुक्रोज (चुकंदर या बेंत) शामिल हैंचीनी)। यह गन्ने, चुकंदर (शुष्क पदार्थ का 28% तक) में पाया जाता है, पौधे के रस और फल। सुक्रोज अणु बना होता हैए, डी - ग्लूकोपीरेनोज औरबी, डी - फ्रुक्टोफुरानोसेस।
(सुक्रोज)
माल्टोज़ के विपरीत, मोनोसेकेराइड के बीच ग्लाइकोसिडिक बंधन (1-2) दोनों अणुओं के ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल के कारण बनता है, अर्थात कोई मुक्त ग्लाइकोसिडिक हाइड्रॉक्सिल नहीं होता है। नतीजतन, सुक्रोज की कोई कम करने की क्षमता नहीं है, यह "सिल्वर मिरर" प्रतिक्रिया नहीं देता है, इसलिए इसे गैर-कम करने वाले डिसैकराइड के रूप में जाना जाता है।
सुक्रोज एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है, स्वाद में मीठा, पानी में अत्यधिक घुलनशील।
सुक्रोज को हाइड्रॉक्सिल समूहों पर प्रतिक्रियाओं की विशेषता है। सभी डिसैकराइड्स की तरह, सुक्रोज को अम्लीय या एंजाइमी हाइड्रोलिसिस द्वारा मोनोसेकेराइड में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें यह बना होता है।
पॉलिसैक्राइड
सबसे महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड स्टार्च और सेल्युलोज (फाइबर) हैं। वे ग्लूकोज अवशेषों से निर्मित होते हैं। इन पॉलीसेकेराइड के लिए सामान्य सूत्र (सी 6 एच 10 ओ 5 एन . ग्लाइकोसिडिक (C 1-परमाणु पर) और अल्कोहल (C 4-परमाणु पर) हाइड्रॉक्सिल्स आमतौर पर पॉलीसेकेराइड अणुओं के निर्माण में भाग लेते हैं, अर्थात। a (1-4)-ग्लाइकोसिडिक बंध बनता है।
स्टार्च
स्टार्च से निर्मित दो पॉलीसेकेराइड का मिश्रण हैए, डी - ग्लूकोपीरेनोज लिंक: एमाइलोज (10-20%) और एमाइलोपेक्टिन (80-90%)। प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों में स्टार्च बनता है और जड़ों, कंदों और बीजों में "आरक्षित" कार्बोहाइड्रेट के रूप में जमा होता है। उदाहरण के लिए, चावल, गेहूं, राई और अन्य अनाज के अनाज में 60-80% स्टार्च, आलू के कंद - 15-20% होते हैं। जानवरों की दुनिया में एक संबंधित भूमिका पॉलीसेकेराइड ग्लाइकोजन द्वारा निभाई जाती है, जो मुख्य रूप से यकृत में "संग्रहीत" होती है।
स्टार्च एक सफेद पाउडर है जिसमें छोटे दाने होते हैं, जो ठंडे पानी में अघुलनशील होते हैं। जब स्टार्च को गर्म पानी से उपचारित किया जाता है, तो दो अंशों को अलग करना संभव होता है: एक अंश जो गर्म पानी में घुलनशील होता है और इसमें एमाइलोज पॉलीसेकेराइड होता है, और एक अंश जो पेस्ट बनाने के लिए केवल गर्म पानी में सूज जाता है और इसमें एमाइलोपेक्टिन पॉलीसेकेराइड होता है।
अमाइलोज की एक रैखिक संरचना है,ए, डी - ग्लूकोपीरेनोज़ अवशेष (1-4)-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। एमाइलोज़ (और सामान्य रूप से स्टार्च) की तात्विक कोशिका को निम्नानुसार दर्शाया गया है:
एमाइलोपेक्टिन अणु एक समान तरीके से बनाया गया है, लेकिन श्रृंखला में शाखाएं हैं, जो एक स्थानिक संरचना बनाती हैं। शाखा बिंदुओं पर, मोनोसेकेराइड अवशेष (1-6) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। शाखा बिंदुओं के बीच आमतौर पर 20-25 ग्लूकोज अवशेष होते हैं।
(एमिलोपेक्टिन)
स्टार्च आसानी से हाइड्रोलिसिस से गुजरता है: जब सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में गरम किया जाता है, तो ग्लूकोज बनता है।
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन (स्टार्च) + एनएच 2 ओ - एच 2 एसओ 4, टी ° ® एनसी 6 एच 12 ओ 6 (ग्लूकोज)
प्रतिक्रिया की स्थिति के आधार पर, मध्यवर्ती उत्पादों के गठन के साथ हाइड्रोलिसिस को चरणबद्ध तरीके से किया जा सकता है।
(C 6 H 10 O 5 ) n (स्टार्च) ® (C 6 H 10 O 5 ) m (डेक्सट्रिन (m)< n )) ® xC 12 H 22 O 11 (мальтоза) ® nC 6 H 12 O 6 (глюкоза)
स्टार्च के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया आयोडीन के साथ इसकी बातचीत है - एक तीव्र नीला रंग देखा जाता है। इस तरह का धुंधला दिखाई देता है अगर आयोडीन के घोल की एक बूंद आलू के टुकड़े या सफेद ब्रेड के टुकड़े पर रखी जाती है।
स्टार्च "रजत दर्पण" प्रतिक्रिया में प्रवेश नहीं करता है।
स्टार्च एक मूल्यवान खाद्य उत्पाद है। इसके अवशोषण को सुविधाजनक बनाने के लिए, स्टार्च वाले उत्पादों को गर्मी उपचार के अधीन किया जाता है, अर्थात। आलू और अनाज उबाले जाते हैं, रोटी बेक की जाती है। इस मामले में किए गए डेक्सट्रिनाइजेशन (डेक्सट्रिन का निर्माण) की प्रक्रिया शरीर द्वारा स्टार्च के बेहतर अवशोषण और ग्लूकोज के बाद के हाइड्रोलिसिस में योगदान करती है।
खाद्य उद्योग में, सॉसेज, कन्फेक्शनरी और पाक उत्पादों के उत्पादन में स्टार्च का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग ग्लूकोज प्राप्त करने, कागज, कपड़ा, चिपकने वाले, दवाओं आदि के निर्माण में भी किया जाता है।
सेल्युलोज (फाइबर)
सेल्युलोज सबसे आम पौधा पॉलीसेकेराइड है। इसमें महान यांत्रिक शक्ति है और यह पौधों के लिए सहायक सामग्री के रूप में कार्य करता है। लकड़ी में 50-70% सेल्यूलोज होता है, कपास लगभग शुद्ध सेल्यूलोज होता है।
स्टार्च की भाँति सेल्युलोज की संरचनात्मक इकाई हैडी - ग्लूकोपीरेनोज, जिसके लिंक (1-4) -ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े हैं। हालांकि, सेल्युलोज स्टार्च से अलग है।बी - चक्रों और एक सख्त रैखिक संरचना के बीच ग्लाइकोसिडिक बंधों का विन्यास।
सेल्युलोज में फिलामेंटस अणु होते हैं, जो श्रृंखला के भीतर और साथ ही आसन्न जंजीरों के बीच हाइड्रॉक्सिल समूहों के हाइड्रोजन बांड द्वारा बंडलों में इकट्ठे होते हैं। यह जंजीरों की यह पैकिंग है जो उच्च यांत्रिक शक्ति, फाइबर सामग्री, पानी में अघुलनशीलता और रासायनिक जड़ता प्रदान करती है, जो सेल्युलोज बनाती है आदर्श सामग्रीसेल दीवारों का निर्माण करने के लिए।
बी - ग्लाइकोसिडिक बंधन मानव पाचन एंजाइमों द्वारा नष्ट नहीं होता है, इसलिए सेल्यूलोज उसके लिए भोजन के रूप में काम नहीं कर सकता है, हालांकि एक निश्चित मात्रा में यह सामान्य पोषण के लिए आवश्यक एक गिट्टी पदार्थ है। जुगाली करने वाले जानवरों के पेट में सेल्युलोज-पाचक एंजाइम होते हैं, इसलिए जुगाली करने वाले जानवर भोजन के घटक के रूप में फाइबर का उपयोग करते हैं।
पानी और आम कार्बनिक सॉल्वैंट्स में सेल्युलोज की अघुलनशीलता के बावजूद, यह श्वित्ज़र के अभिकर्मक (अमोनिया में कॉपर हाइड्रॉक्साइड का एक समाधान) में घुलनशील है, साथ ही जस्ता क्लोराइड के एक केंद्रित समाधान और केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड में भी है।
स्टार्च की तरह, सेल्युलोज ग्लूकोज बनाने के लिए एसिड हाइड्रोलिसिस से गुजरता है।
सेल्युलोज एक पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल है; बहुलक की प्रति इकाई कोशिका में तीन हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं। इस संबंध में, सेल्यूलोज को एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रियाओं (एस्टर के गठन) की विशेषता है। सबसे बड़ा व्यावहारिक महत्व नाइट्रिक एसिड और एसिटिक एनहाइड्राइड के साथ प्रतिक्रियाएं हैं।
पूरी तरह से एस्टरीकृत फाइबर को पाइरोक्सिलिन के रूप में जाना जाता है, जो उचित प्रसंस्करण के बाद धुआं रहित पाउडर में बदल जाता है। नाइट्रेशन की स्थिति के आधार पर, सेल्युलोज डिनिट्रेट प्राप्त किया जा सकता है, जिसे तकनीक में कोलोक्सीलिन कहा जाता है। इसका उपयोग बारूद और ठोस प्रणोदक के निर्माण में भी किया जाता है। इसके अलावा, सेल्युलाइड कोलोक्सीलिन के आधार पर बनाया जाता है।
Triacetylcellulose (या सेलूलोज़ एसीटेट) गैर-दहनशील फिल्म और एसीटेट रेशम के निर्माण के लिए एक मूल्यवान उत्पाद है। ऐसा करने के लिए, सेल्युलोज एसीटेट को डाइक्लोरोमेथेन और इथेनॉल के मिश्रण में घोल दिया जाता है, और इस घोल को स्पिनरसेट के माध्यम से धारा में डाला जाता है। गर्म हवा. विलायक वाष्पित हो जाता है और घोल की धाराएँ एसीटेट रेशम के सबसे पतले धागों में बदल जाती हैं।
सेल्युलोज "सिल्वर मिरर" प्रतिक्रिया नहीं देता है।
सेल्युलोज के उपयोग के बारे में बोलते हुए, कोई यह नहीं कह सकता है कि विभिन्न कागजों के निर्माण के लिए बड़ी मात्रा में सेल्यूलोज की खपत होती है। कागज फाइबर फाइबर की एक पतली परत है, जिसे एक विशेष पेपर मशीन पर चिपकाया और दबाया जाता है।
ऊपर से, यह पहले से ही स्पष्ट है कि मनुष्यों द्वारा सेल्युलोज का उपयोग इतना व्यापक और विविध है कि सेलूलोज़ के रासायनिक प्रसंस्करण के उत्पादों के उपयोग के लिए एक स्वतंत्र खंड समर्पित किया जा सकता है।
खंड का अंत
जीवित जीवों को बनाने वाली कोशिकाओं के रासायनिक गुण मुख्य रूप से कार्बन परमाणुओं की संख्या पर निर्भर करते हैं जो शुष्क द्रव्यमान का 50% तक बनाते हैं। मुख्य कार्बनिक पदार्थों में कार्बन परमाणु पाए जाते हैं: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिडआह, लिपिड और कार्बोहाइड्रेट। बाद वाले समूह में सूत्र (सीएच 2 ओ) एन के अनुरूप कार्बन और पानी के यौगिक शामिल हैं, जहां एन तीन के बराबर या उससे अधिक है। कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन के अलावा, अणुओं में फॉस्फोरस, नाइट्रोजन और सल्फर परमाणु शामिल हो सकते हैं। इस लेख में, हम मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका के साथ-साथ उनकी संरचना, गुणों और कार्यों की विशेषताओं का अध्ययन करेंगे।
वर्गीकरण
जैव रसायन में यौगिकों के इस समूह को तीन वर्गों में बांटा गया है: सरल शर्करा (मोनोसेकेराइड), बहुलक यौगिकएक ग्लाइकोसिडिक बंधन के साथ - ओलिगोसेकेराइड और बायोपॉलिमर एक बड़े आणविक भार के साथ - पॉलीसेकेराइड। उपरोक्त वर्ग के पदार्थ पाए जाते हैं विभिन्न प्रकार केकोशिकाओं। उदाहरण के लिए, स्टार्च और ग्लूकोज पौधों की संरचनाओं में पाए जाते हैं, ग्लाइकोजन मानव हेपेटोसाइट्स और फंगल सेल की दीवारों में और चिटिन आर्थ्रोपोड्स के बाहरी कंकाल में पाए जाते हैं। उपरोक्त सभी कार्बोहाइड्रेट हैं। शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका सार्वभौमिक है। वे बैक्टीरिया, जानवरों और मनुष्यों की महत्वपूर्ण अभिव्यक्तियों के लिए ऊर्जा के मुख्य आपूर्तिकर्ता हैं।
मोनोसैक्राइड
उनके पास सामान्य सूत्र सी एन एच 2 एन ओ एन है और अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर समूहों में बांटा गया है: त्रिकोणीय, टेट्रोस, पेंटोज, और इसी तरह। सेल ऑर्गेनेल और साइटोप्लाज्म की संरचना में, साधारण शर्करा के दो स्थानिक विन्यास होते हैं: चक्रीय और रैखिक। पहले मामले में, कार्बन परमाणु एक दूसरे से सहसंयोजक सिग्मा बंधों से जुड़े होते हैं और बंद चक्र बनाते हैं; दूसरे मामले में, कार्बन कंकाल बंद नहीं होता है और इसकी शाखाएं हो सकती हैं। शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका निर्धारित करने के लिए, उनमें से सबसे आम - पेंटोस और हेक्सोस पर विचार करें।
आइसोमर्स: ग्लूकोज और फ्रुक्टोज
उनके पास वही है आण्विक सूत्रसी 6 एच 12 ओ 6, लेकिन विभिन्न संरचनात्मक प्रकार के अणु। हमने पहले फोन किया है अग्रणी भूमिकाएक जीवित जीव में कार्बोहाइड्रेट - ऊर्जा। उपरोक्त पदार्थ कोशिका द्वारा टूट जाते हैं। नतीजतन, ऊर्जा जारी की जाती है (एक ग्राम ग्लूकोज से 17.6 kJ)। इसके अलावा, 36 एटीपी अणु संश्लेषित होते हैं। ग्लूकोज का टूटना माइटोकॉन्ड्रिया की झिल्लियों (क्रिस्टे) पर होता है और यह एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला है - क्रेब्स चक्र। यह बिना किसी अपवाद के हेटरोट्रॉफ़िक यूकेरियोटिक जीवों की सभी कोशिकाओं में होने वाले प्रसार में सबसे महत्वपूर्ण कड़ी है।
मांसपेशियों के ऊतकों में ग्लाइकोजन स्टोर के टूटने के कारण स्तनधारी मायोसाइट्स में भी ग्लूकोज बनता है। भविष्य में, इसका उपयोग आसानी से सड़ने वाले पदार्थ के रूप में किया जाता है, क्योंकि शरीर में कार्बोहाइड्रेट की मुख्य भूमिका ऊर्जा के साथ कोशिकाओं को प्रदान करना है। पौधे फोटोट्रोफ हैं और प्रकाश संश्लेषण के दौरान अपने स्वयं के ग्लूकोज का उत्पादन करते हैं। इन प्रतिक्रियाओं को केल्विन चक्र कहा जाता है। प्रारंभिक सामग्री कार्बन डाइऑक्साइड है, और स्वीकर्ता राइबोलेसोडिफॉस्फेट है। ग्लूकोज संश्लेषण क्लोरोप्लास्ट मैट्रिक्स में होता है। फ्रुक्टोज, जिसमें ग्लूकोज के समान आणविक सूत्र होता है, अणु में कीटोन्स का एक कार्यात्मक समूह होता है। यह ग्लूकोज से भी मीठा होता है और शहद, साथ ही जामुन और फलों के रस में पाया जाता है। इस प्रकार, शरीर में कार्बोहाइड्रेट की जैविक भूमिका मुख्य रूप से उन्हें ऊर्जा के त्वरित स्रोत के रूप में उपयोग करना है।
आनुवंशिकता में पेंटोस की भूमिका
आइए मोनोसेकेराइड के एक और समूह पर ध्यान दें - राइबोस और डीऑक्सीराइबोज। उनकी विशिष्टता इस तथ्य में निहित है कि वे पॉलिमर - न्यूक्लिक एसिड का हिस्सा हैं। गैर-सेलुलर जीवन रूपों सहित सभी जीवों के लिए, डीएनए और आरएनए वंशानुगत जानकारी के मुख्य वाहक हैं। राइबोज आरएनए अणुओं में पाया जाता है, जबकि डीऑक्सीराइबोज डीएनए न्यूक्लियोटाइड्स में पाया जाता है। नतीजतन, मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट की जैविक भूमिका यह है कि वे आनुवंशिकता की इकाइयों - जीन और गुणसूत्रों के निर्माण में शामिल हैं।
एल्डिहाइड समूह वाले पेंटोस के उदाहरण और पौधे की दुनिया में आम हैं ज़ाइलोज़ (तनों और बीजों में पाया जाता है), अल्फा-अरेबिनोज़ (पत्थर के फलों के गोंद में पाया जाता है) फलों के पेड़). इस प्रकार, उच्च पौधों के जीव में कार्बोहाइड्रेट का वितरण और जैविक भूमिका काफी बड़ी है।
ओलिगोसेकेराइड क्या हैं
यदि मोनोसैकराइड अणुओं के अवशेष, जैसे ग्लूकोज या फ्रुक्टोज, सहसंयोजक बंधों द्वारा जुड़े होते हैं, तो ओलिगोसेकेराइड बनते हैं - बहुलक कार्बोहाइड्रेट। पौधों और जानवरों दोनों के शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका विविध है। यह डिसैक्राइड के लिए विशेष रूप से सच है। उनमें से सबसे आम सुक्रोज, लैक्टोज, माल्टोज और ट्रेलोज हैं। तो, सुक्रोज, अन्यथा बेंत कहा जाता है, या पौधों में एक समाधान के रूप में पाया जाता है और उनकी जड़ों या तनों में जमा होता है। हाइड्रोलिसिस के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अणु बनते हैं। पशु मूल का है। कुछ लोगों को इस पदार्थ के प्रति असहिष्णुता होती है, जो एंजाइम लैक्टेज के हाइपोस्क्रिशन से जुड़ा होता है, जो दूध की शक्कर को गैलेक्टोज और ग्लूकोज में तोड़ देता है। शरीर के जीवन में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका विविध है। उदाहरण के लिए, दो ग्लूकोज अवशेषों से युक्त डिसाकार्इड ट्रेहलोज क्रस्टेशियंस, मकड़ियों और कीड़ों के हेमोलिम्फ का हिस्सा है। यह कवक और कुछ शैवाल की कोशिकाओं में भी पाया जाता है।
एक अन्य डिसैकराइड - माल्टोज़, या माल्ट चीनी, उनके अंकुरण के दौरान राई या जौ के दानों में पाई जाती है, एक अणु है जिसमें दो ग्लूकोज अवशेष होते हैं। यह सब्जी या पशु स्टार्च के टूटने के परिणामस्वरूप बनता है। मनुष्यों और स्तनधारियों की छोटी आंत में, माल्टोज़ एंजाइम माल्टेज़ की क्रिया से टूट जाता है। अग्नाशयी रस में इसकी अनुपस्थिति में, खाद्य पदार्थों में ग्लाइकोजन या वनस्पति स्टार्च के असहिष्णुता के कारण एक विकृति उत्पन्न होती है। इस मामले में, एक विशेष आहार का उपयोग किया जाता है और एंजाइम को ही आहार में जोड़ा जाता है।
प्रकृति में जटिल कार्बोहाइड्रेट
वे बहुत व्यापक हैं, विशेष रूप से पौधे के साम्राज्य में, वे बायोपॉलिमर हैं और एक बड़े आणविक भार हैं। उदाहरण के लिए, स्टार्च में यह 800,000 है, और सेल्युलोज में यह 1,600,000 है। पॉलीसेकेराइड उनकी मोनोमर रचना, पोलीमराइज़ेशन की डिग्री और चेन की लंबाई में भिन्न होते हैं। सरल शर्करा और ओलिगोसेकेराइड के विपरीत, जो पानी में अच्छी तरह से घुल जाते हैं और एक मीठा स्वाद होता है, पॉलीसेकेराइड हाइड्रोफोबिक और बेस्वाद होते हैं। ग्लाइकोजन - पशु स्टार्च के उदाहरण का उपयोग करके मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका पर विचार करें। इसे ग्लूकोज से संश्लेषित किया जाता है और हेपेटोसाइट्स और कंकाल की मांसपेशियों की कोशिकाओं में संग्रहीत किया जाता है, जहां इसकी सामग्री यकृत की तुलना में दोगुनी होती है। उपचर्म वसा ऊतक, न्यूरोकाइट्स और मैक्रोफेज भी ग्लाइकोजन बनाने में सक्षम हैं। एक अन्य पॉलीसेकेराइड, वनस्पति स्टार्च, प्रकाश संश्लेषण का एक उत्पाद है और हरे प्लास्टिड्स में बनता है।
मानव सभ्यता की शुरुआत से ही, स्टार्च के मुख्य आपूर्तिकर्ता मूल्यवान कृषि फसलें थीं: चावल, आलू, मक्का। वे अभी भी पृथ्वी के अधिकांश निवासियों के आहार का आधार हैं। इसलिए कार्बोहाइड्रेट इतने मूल्यवान हैं। शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका, जैसा कि हम देखते हैं, ऊर्जा-गहन और जल्दी पचने वाले कार्बनिक पदार्थों के रूप में उनके उपयोग में है।
पॉलीसेकेराइड का एक समूह है जिसके मोनोमर्स हयालूरोनिक एसिड के अवशेष हैं। उन्हें पेक्टिन कहा जाता है और पौधों की कोशिकाओं के संरचनात्मक पदार्थ होते हैं। सेब का छिलका, चुकंदर का गूदा इनमें विशेष रूप से समृद्ध होता है। सेलुलर पदार्थ पेक्टिन इंट्रासेल्युलर दबाव - टर्गर को नियंत्रित करते हैं। कन्फेक्शनरी उद्योग में, मार्शमॉलो और मुरब्बा की उच्च गुणवत्ता वाली किस्मों के उत्पादन में उनका उपयोग गेलिंग एजेंट और थिकनेस के रूप में किया जाता है। में आहार खाद्यजैविक रूप से सक्रिय पदार्थों के रूप में उपयोग किया जाता है जो बड़ी आंत से विषाक्त पदार्थों को अच्छी तरह से हटाते हैं।
ग्लाइकोलिपिड्स क्या हैं
यह तंत्रिका ऊतक में पाए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट और वसा के जटिल यौगिकों का एक दिलचस्प समूह है। इसमें स्तनधारियों के मस्तिष्क और रीढ़ की हड्डी होती है। ग्लाइकोलिपिड्स कोशिका झिल्लियों में भी पाए जाते हैं। उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया में, वे इनमें से कुछ यौगिकों में भाग लेते हैं एंटीजन (पदार्थ जो लैंडस्टीनर AB0 प्रणाली के रक्त समूहों को प्रकट करते हैं)। जानवरों, पौधों और मनुष्यों की कोशिकाओं में, ग्लाइकोलिपिड्स के अलावा, स्वतंत्र वसा अणु भी होते हैं। वे मुख्य रूप से एक ऊर्जा कार्य करते हैं। एक ग्राम वसा को विभाजित करने पर 38.9 kJ ऊर्जा निकलती है। लिपिड भी एक संरचनात्मक कार्य द्वारा विशेषता है (वे कोशिका झिल्ली का हिस्सा हैं)। इस प्रकार, ये कार्य कार्बोहाइड्रेट और वसा द्वारा किए जाते हैं। शरीर में उनकी भूमिका असाधारण रूप से महान है।
शरीर में कार्बोहाइड्रेट और लिपिड की भूमिका
मानव और पशु कोशिकाओं में, चयापचय के परिणामस्वरूप होने वाले पॉलीसेकेराइड और वसा के पारस्परिक परिवर्तन देखे जा सकते हैं। आहार वैज्ञानिकों ने पाया है कि स्टार्च युक्त खाद्य पदार्थों के अत्यधिक सेवन से वसा का संचय होता है। यदि किसी व्यक्ति को एमाइलेज रिलीज के मामले में अग्न्याशय का उल्लंघन होता है या गतिहीन जीवन शैली का नेतृत्व करता है, तो उसका वजन बहुत बढ़ सकता है। यह याद रखने योग्य है कि कार्बोहाइड्रेट युक्त खाद्य पदार्थ मुख्य रूप से ग्रहणी में ग्लूकोज में टूट जाते हैं। यह छोटी आंत के विली के केशिकाओं द्वारा अवशोषित होता है और यकृत और मांसपेशियों में ग्लाइकोजन के रूप में जमा होता है। शरीर में चयापचय जितना तीव्र होता है, उतनी ही सक्रियता से यह ग्लूकोज में टूट जाता है। तब इसका उपयोग कोशिकाओं द्वारा मुख्य ऊर्जा सामग्री के रूप में किया जाता है। यह जानकारी इस प्रश्न के उत्तर के रूप में कार्य करती है कि मानव शरीर में कार्बोहाइड्रेट क्या भूमिका निभाते हैं।
ग्लाइकोप्रोटीन का मूल्य
पदार्थों के इस समूह के यौगिकों को कार्बोहाइड्रेट + प्रोटीन कॉम्प्लेक्स द्वारा दर्शाया जाता है। उन्हें ग्लाइकोकोनजुगेट्स भी कहा जाता है। ये एंटीबॉडी, हार्मोन, झिल्ली संरचनाएं हैं। नवीनतम जैव रासायनिक अध्ययनों ने स्थापित किया है कि यदि ग्लाइकोप्रोटीन अपनी मूल (प्राकृतिक) संरचना को बदलना शुरू करते हैं, तो इससे अस्थमा, संधिशोथ और कैंसर जैसी जटिल बीमारियों का विकास होता है। सेल चयापचय में ग्लाइकोकोनजुगेट्स की भूमिका महान है। तो, इंटरफेरॉन वायरस के प्रजनन को दबा देते हैं, इम्युनोग्लोबुलिन शरीर को रोगजनक एजेंटों से बचाते हैं। रक्त प्रोटीन भी पदार्थों के इस समूह से संबंधित हैं। वे सुरक्षात्मक और बफर गुण प्रदान करते हैं। उपरोक्त सभी कार्यों की पुष्टि इस तथ्य से होती है कि शरीर में कार्बोहाइड्रेट की शारीरिक भूमिका विविध और अत्यंत महत्वपूर्ण है।
कार्बोहाइड्रेट कहाँ और कैसे बनते हैं?
सरल और जटिल शर्करा के मुख्य आपूर्तिकर्ता हरे पौधे हैं: शैवाल, उच्च बीजाणु, जिम्नोस्पर्म और फूल वाले पौधे। उन सभी की कोशिकाओं में वर्णक क्लोरोफिल होता है। यह थायलाकोइड्स का हिस्सा है - क्लोरोप्लास्ट की संरचना। रूसी वैज्ञानिक के ए तिमिरयाज़ेव ने प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया का अध्ययन किया, जिसके परिणामस्वरूप कार्बोहाइड्रेट का निर्माण होता है। पादप शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका फलों, बीजों और कंदों में, यानी वनस्पति अंगों में स्टार्च का संचय है। प्रकाश संश्लेषण का तंत्र काफी जटिल है और इसमें प्रकाश और अंधेरे दोनों में होने वाली एंजाइमी प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला शामिल है। एंजाइम की क्रिया द्वारा कार्बन डाइऑक्साइड से ग्लूकोज को संश्लेषित किया जाता है। विषमपोषी जीव भोजन और ऊर्जा के स्रोत के रूप में हरे पौधों का उपयोग करते हैं। इस प्रकार, यह पौधे हैं जो सभी में पहली कड़ी हैं और उत्पादक कहलाते हैं।
हेटरोट्रॉफ़िक जीवों की कोशिकाओं में, कार्बोहाइड्रेट को चिकनी (एग्रानुलर) एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम के चैनलों पर संश्लेषित किया जाता है। फिर उनका उपयोग ऊर्जा और निर्माण सामग्री के रूप में किया जाता है। पादप कोशिकाओं में, गोल्गी परिसर में कार्बोहाइड्रेट अतिरिक्त रूप से बनते हैं, और फिर सेल्यूलोज कोशिका भित्ति के निर्माण में जाते हैं। कशेरुकियों के पाचन की प्रक्रिया में, कार्बोहाइड्रेट युक्त यौगिक मौखिक गुहा और पेट में आंशिक रूप से टूट जाते हैं। ग्रहणी में मुख्य प्रसार प्रतिक्रियाएं होती हैं। यह अग्न्याशय के रस को स्रावित करता है, जिसमें एंजाइम एमाइलेज होता है, जो स्टार्च को ग्लूकोज में तोड़ देता है। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, ग्लूकोज छोटी आंत में रक्त में अवशोषित हो जाता है और सभी कोशिकाओं में ले जाया जाता है। यहां इसका उपयोग ऊर्जा और संरचनात्मक पदार्थ के स्रोत के रूप में किया जाता है। यह शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका की व्याख्या करता है।
हेटरोट्रॉफ़िक कोशिकाओं के सुपरमेम्ब्रेन कॉम्प्लेक्स
वे जानवरों और कवक की विशेषता हैं। इन संरचनाओं की रासायनिक संरचना और आणविक संगठन को लिपिड, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट जैसे यौगिकों द्वारा दर्शाया जाता है। शरीर में कार्बोहाइड्रेट की भूमिका झिल्लियों के निर्माण और निर्माण में भागीदारी है। मानव और पशु कोशिकाओं में एक विशेष संरचनात्मक घटक होता है जिसे ग्लाइकोकालीक्स कहा जाता है। इस पतली सतह परत में ग्लाइकोलिपिड्स और ग्लाइकोप्रोटीन होते हैं जो साइटोप्लाज्मिक झिल्ली से जुड़े होते हैं। यह कोशिकाओं का सीधा संबंध प्रदान करता है बाहरी वातावरण. यह वह जगह भी है जहां उत्तेजनाओं और बाह्य पाचन की धारणा होती है। उनके कार्बोहाइड्रेट खोल के लिए धन्यवाद, कोशिकाएं ऊतक बनाने के लिए एक साथ चिपक जाती हैं। इस घटना को आसंजन कहा जाता है। हम यह भी कहते हैं कि कार्बोहाइड्रेट अणुओं की "पूंछ" कोशिका की सतह के ऊपर स्थित होती हैं और अंतरालीय द्रव में निर्देशित होती हैं।
परपोषी जीवों के एक अन्य समूह, कवक, में भी एक सतह तंत्र होता है जिसे कोशिका भित्ति कहा जाता है। इसमें जटिल शर्करा - चिटिन, ग्लाइकोजन शामिल हैं। कुछ प्रकार के मशरूम में घुलनशील कार्बोहाइड्रेट भी होते हैं, जैसे ट्रेहलोस, जिसे मशरूम चीनी कहा जाता है।
एककोशिकीय जानवरों में, जैसे कि सिलिअट्स, सतह परत, पेलिकल, में प्रोटीन और लिपिड के साथ ओलिगोसेकेराइड के कॉम्प्लेक्स भी होते हैं। कुछ प्रोटोजोआ में, पेलिकल काफी पतला होता है और शरीर के आकार में परिवर्तन के साथ हस्तक्षेप नहीं करता है। और दूसरों में, यह एक खोल की तरह मोटा और मजबूत हो जाता है, एक सुरक्षात्मक कार्य करता है।
पौधे की कोशिका भित्ति
इसमें फाइबर बंडलों के रूप में एकत्रित बड़ी मात्रा में कार्बोहाइड्रेट, विशेष रूप से सेलूलोज़ भी शामिल है। ये संरचनाएं एक कोलाइडल मैट्रिक्स में एम्बेडेड ढांचे का निर्माण करती हैं। इसमें मुख्य रूप से ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड होते हैं। पादप कोशिकाओं की कोशिका भित्ति लिग्निफाइड हो सकती है। इस मामले में, सेल्युलोज बंडलों के बीच अंतराल एक अन्य कार्बोहाइड्रेट - लिग्निन से भर जाता है। यह कोशिका झिल्ली के सहायक कार्यों को बढ़ाता है। अक्सर, विशेष रूप से बारहमासी में लकड़ी वाले पौधे, बाहरी परत, सेल्युलोज से मिलकर, वसा जैसे पदार्थ - सुबेरिन से ढकी होती है। यह पानी को पौधों के ऊतकों में प्रवेश करने से रोकता है, इसलिए अंतर्निहित कोशिकाएं जल्दी मर जाती हैं और कॉर्क की परत से ढक जाती हैं।
उपरोक्त संक्षेप में, हम देखते हैं कि कार्बोहाइड्रेट और वसा पौधों की कोशिका भित्ति में घनिष्ठ रूप से परस्पर जुड़े होते हैं। फोटोट्रॉफ़्स के शरीर में उनकी भूमिका को कम करना मुश्किल है, क्योंकि ग्लाइकोलिपिड कॉम्प्लेक्स सहायक और सुरक्षात्मक कार्य प्रदान करते हैं। आइए हम द्रोब्यंका साम्राज्य के जीवों की विभिन्न प्रकार की कार्बोहाइड्रेट विशेषताओं का अध्ययन करें। इसमें प्रोकैरियोट्स, विशेष रूप से बैक्टीरिया शामिल हैं। उनकी कोशिका भित्ति में म्यूरिन नामक कार्बोहाइड्रेट होता है। सतह तंत्र की संरचना के आधार पर, बैक्टीरिया को ग्राम-पॉजिटिव और ग्राम-नेगेटिव में विभाजित किया जाता है।
दूसरे समूह की संरचना अधिक जटिल है। इन जीवाणुओं की दो परतें होती हैं: प्लास्टिक और कठोर। पूर्व में म्यूकोपॉलीसेकेराइड जैसे म्यूरिन होता है। इसके अणु बड़े जाल संरचनाओं की तरह दिखते हैं जो जीवाणु कोशिका के चारों ओर एक कैप्सूल बनाते हैं। दूसरी परत में पेप्टिडोग्लाइकन होता है - पॉलीसेकेराइड और प्रोटीन का संयोजन।
सेल वॉल लिपोपॉलेसेकेराइड बैक्टीरिया को विभिन्न सबस्ट्रेट्स जैसे दांतों के इनेमल या यूकेरियोटिक कोशिकाओं की झिल्ली का दृढ़ता से पालन करने की अनुमति देते हैं। इसके अलावा, ग्लाइकोलिपिड्स एक दूसरे के लिए जीवाणु कोशिकाओं के आसंजन को बढ़ावा देते हैं। इस तरह, उदाहरण के लिए, स्ट्रेप्टोकोकी की श्रृंखलाएं, स्टेफिलोकोकी के समूह बनते हैं, इसके अलावा, कुछ प्रकार के प्रोकैरियोट्स में एक अतिरिक्त श्लेष्म झिल्ली होती है - पेप्लोस। इसकी संरचना में पॉलीसेकेराइड होते हैं और कठोर विकिरण के संपर्क में आने या एंटीबायोटिक जैसे कुछ रसायनों के संपर्क में आने से आसानी से नष्ट हो जाते हैं।
§ 1. कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और कार्य
प्राचीन काल में भी, मानव जाति कार्बोहाइड्रेट से परिचित हुई और उन्हें अपने में उपयोग करना सीखा रोजमर्रा की जिंदगी. कपास, सन, लकड़ी, स्टार्च, शहद, गन्ना कुछ ऐसे कार्बोहाइड्रेट हैं जिन्होंने सभ्यता के विकास में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। कार्बोहाइड्रेट प्रकृति में सबसे आम कार्बनिक यौगिकों में से हैं। वे बैक्टीरिया, पौधों और जानवरों सहित किसी भी जीव की कोशिकाओं के अभिन्न अंग हैं। पौधों में, कार्बोहाइड्रेट सूखे वजन का 80-90%, जानवरों में - शरीर के वजन का लगभग 2% होता है। कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से उनका संश्लेषण हरे पौधों द्वारा सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके किया जाता है ( प्रकाश संश्लेषण ). इस प्रक्रिया के लिए कुल रससमीकरणमितीय समीकरण है:
ग्लूकोज और अन्य सरल कार्बोहाइड्रेट तब स्टार्च और सेल्युलोज जैसे अधिक जटिल कार्बोहाइड्रेट में परिवर्तित हो जाते हैं। श्वसन की प्रक्रिया के माध्यम से ऊर्जा जारी करने के लिए पौधे इन कार्बोहाइड्रेट का उपयोग करते हैं। यह प्रक्रिया अनिवार्य रूप से प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया के विपरीत है:
जानना दिलचस्प है! प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में हरे पौधे और बैक्टीरिया प्रतिवर्ष वातावरण से लगभग 200 बिलियन टन कार्बन डाइऑक्साइड अवशोषित करते हैं। इस मामले में, लगभग 130 बिलियन टन ऑक्सीजन वायुमंडल में छोड़ी जाती है और 50 बिलियन टन कार्बनिक कार्बन यौगिकों, मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित किया जाता है।
जानवर कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने में असमर्थ हैं। भोजन के साथ कार्बोहाइड्रेट का सेवन करने से, जानवर महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं को बनाए रखने के लिए उनमें संचित ऊर्जा खर्च करते हैं। हमारे खाद्य पदार्थ कार्बोहाइड्रेट से भरपूर होते हैं, जैसे पके हुए सामान, आलू, अनाज आदि।
"कार्बोहाइड्रेट" नाम ऐतिहासिक है। इन पदार्थों के पहले प्रतिनिधियों को सारांश सूत्र सी एम एच 2 एन ओ एन या सी एम (एच 2 ओ) एन द्वारा वर्णित किया गया था। कार्बोहाइड्रेट का दूसरा नाम है सहारा - सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट के मीठे स्वाद के कारण। उनकी रासायनिक संरचना के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट यौगिकों का एक जटिल और विविध समूह है। उनमें से, लगभग 200 के आणविक भार और विशाल पॉलिमर के साथ काफी सरल यौगिक हैं, जिनका आणविक भार कई मिलियन तक पहुंचता है। कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन परमाणुओं के साथ, कार्बोहाइड्रेट में फास्फोरस, नाइट्रोजन, सल्फर और शायद ही कभी अन्य तत्वों के परमाणु शामिल हो सकते हैं।
कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण
सभी ज्ञात कार्बोहाइड्रेट को दो भागों में विभाजित किया जा सकता है बड़े समूह – सरल कार्बोहाइड्रेटऔर काम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट्स. अलग समूहकार्बोहाइड्रेट युक्त मिश्रित पॉलिमर बनाते हैं, उदाहरण के लिए, ग्लाइकोप्रोटीन- एक प्रोटीन अणु के साथ एक जटिल, ग्लाइकोलिपिड्स -लिपिड आदि के साथ जटिल।
सरल कार्बोहाइड्रेट (मोनोसेकेराइड, या मोनोस) पॉलीहाइड्रॉक्सीकार्बोनिल यौगिक होते हैं जो हाइड्रोलिसिस पर सरल कार्बोहाइड्रेट अणु बनाने में सक्षम नहीं होते हैं। यदि मोनोसेकेराइड में एक एल्डिहाइड समूह होता है, तो वे एल्डोस (एल्डिहाइड अल्कोहल) के वर्ग से संबंधित होते हैं, यदि कीटोन - केटोस (केटो अल्कोहल) के वर्ग के लिए। एक मोनोसैकराइड अणु में कार्बन परमाणुओं की संख्या के आधार पर, ट्रायोज़ (C 3), टेट्रोज़ (C 4), पेन्टोज़ (C 5), हेक्सोज़ (C 6), आदि प्रतिष्ठित हैं:
प्रकृति में सबसे आम पेंटोज और हेक्सोज हैं।
जटिलकार्बोहाइड्रेट ( पॉलिसैक्राइड, या पोलिओसेस) मोनोसैकराइड अवशेषों से बने पॉलिमर हैं। वे सरल कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए हाइड्रोलाइज करते हैं। पोलीमराइजेशन की डिग्री के आधार पर, उन्हें कम आणविक भार में विभाजित किया जाता है ( oligosaccharides, जिसके पोलीमराइजेशन की डिग्री, एक नियम के रूप में, 10 से कम है) और मैक्रोमोलेक्युलर. ओलिगोसेकेराइड चीनी जैसे कार्बोहाइड्रेट होते हैं जो पानी में घुलनशील होते हैं और इनका स्वाद मीठा होता है। धातु आयनों (Cu 2+, Ag +) को कम करने की उनकी क्षमता के अनुसार, उन्हें विभाजित किया गया है regeneratingऔर गैर को कम करने. संरचना के आधार पर पॉलीसेकेराइड को भी दो समूहों में विभाजित किया जा सकता है: एकाधिकारऔर हेटरोपॉलीसेकेराइड. होमोपॉलीसेकेराइड एक ही प्रकार के मोनोसैकराइड अवशेषों से निर्मित होते हैं, और हेटरोपॉलीसेकेराइड विभिन्न मोनोसैकराइड के अवशेषों से निर्मित होते हैं।
कार्बोहाइड्रेट के प्रत्येक समूह के सबसे आम प्रतिनिधियों के उदाहरणों के साथ जो कहा गया है उसे निम्नलिखित आरेख के रूप में दर्शाया जा सकता है:
कार्बोहाइड्रेट के कार्य
पॉलीसेकेराइड के जैविक कार्य बहुत विविध हैं।
ऊर्जा और भंडारण समारोह
भोजन के साथ एक व्यक्ति द्वारा उपभोग की जाने वाली कैलोरी की मुख्य मात्रा कार्बोहाइड्रेट में होती है। स्टार्च भोजन में मुख्य कार्बोहाइड्रेट है। यह अनाज के हिस्से के रूप में बेकरी उत्पादों, आलू में पाया जाता है। मानव आहार में ग्लाइकोजन (जिगर और मांस में), सुक्रोज (विभिन्न व्यंजनों में योजक के रूप में), फ्रुक्टोज (फलों और शहद में), लैक्टोज (दूध में) भी होता है। पॉलीसेकेराइड, शरीर द्वारा अवशोषित होने से पहले, पाचन एंजाइमों द्वारा मोनोसेकेराइड में हाइड्रोलाइज्ड होना चाहिए। केवल इसी रूप में वे रक्त में अवशोषित हो जाते हैं। रक्त प्रवाह के साथ, मोनोसेकेराइड अंगों और ऊतकों में प्रवेश करते हैं, जहां वे अपने स्वयं के कार्बोहाइड्रेट या अन्य पदार्थों को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, या उनसे ऊर्जा निकालने के लिए विभाजन से गुजरते हैं।
ग्लूकोज के विखंडन से मुक्त ऊर्जा ATP के रूप में संचित हो जाती है। ग्लूकोज के टूटने की दो प्रक्रियाएँ हैं: अवायवीय (ऑक्सीजन की अनुपस्थिति में) और एरोबिक (ऑक्सीजन की उपस्थिति में)। एनारोबिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप लैक्टिक एसिड बनता है
जो भारी शारीरिक परिश्रम के दौरान मांसपेशियों में जमा हो जाता है और दर्द का कारण बनता है।
एरोबिक प्रक्रिया के परिणामस्वरूप, ग्लूकोज को कार्बन मोनोऑक्साइड (IV) और पानी में ऑक्सीकृत किया जाता है:
ग्लूकोज के एरोबिक ब्रेकडाउन के परिणामस्वरूप, एनारोबिक ब्रेकडाउन के परिणामस्वरूप बहुत अधिक ऊर्जा जारी होती है। सामान्य तौर पर, 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के ऑक्सीकरण से 16.9 kJ ऊर्जा निकलती है।
ग्लूकोज अल्कोहल किण्वन से गुजर सकता है। यह प्रक्रिया खमीर द्वारा अवायवीय परिस्थितियों में की जाती है:
शराब और एथिल अल्कोहल के उत्पादन के लिए उद्योग में अल्कोहल किण्वन का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
मनुष्य ने न केवल मादक किण्वन का उपयोग करना सीखा, बल्कि लैक्टिक एसिड किण्वन का उपयोग भी पाया, उदाहरण के लिए, लैक्टिक एसिड उत्पादों और अचार वाली सब्जियों को प्राप्त करने के लिए।
मनुष्यों और जानवरों में सेल्युलोज को हाइड्रोलाइज़ करने में सक्षम एंजाइम नहीं हैं, फिर भी, सेल्युलोज कई जानवरों के लिए मुख्य भोजन घटक है, विशेष रूप से जुगाली करने वालों के लिए। इन जानवरों के पेट में बड़ी मात्रा में बैक्टीरिया और प्रोटोजोआ होते हैं जो एंजाइम पैदा करते हैं सेल्यूलससेल्युलोज के हाइड्रोलिसिस को ग्लूकोज में उत्प्रेरित करता है। उत्तरार्द्ध आगे के परिवर्तनों से गुजर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप ब्यूटिरिक, एसिटिक, प्रोपियोनिक एसिड बनते हैं, जो कि जुगाली करने वालों के रक्त में अवशोषित हो सकते हैं।
कार्बोहाइड्रेट एक आरक्षित कार्य भी करते हैं। तो, पौधों में स्टार्च, सुक्रोज, ग्लूकोज और ग्लाइकोजनजानवरों में वे अपनी कोशिकाओं के ऊर्जा भंडार हैं।
संरचनात्मक, सहायक और सुरक्षात्मक कार्य
पौधों में सेलूलोज़ और काइटिनअकशेरूकीय और कवक में, वे सहायक और सुरक्षात्मक कार्य करते हैं। पॉलीसेकेराइड सूक्ष्मजीवों में एक कैप्सूल बनाते हैं, जिससे झिल्ली मजबूत होती है। बैक्टीरिया के लिपोपॉलेसेकेराइड और पशु कोशिकाओं की सतह के ग्लाइकोप्रोटीन शरीर के अंतरकोशिकीय संपर्क और प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं की चयनात्मकता प्रदान करते हैं। राइबोज आरएनए का बिल्डिंग ब्लॉक है, जबकि डीऑक्सीराइबोज डीएनए का बिल्डिंग ब्लॉक है।
एक सुरक्षात्मक कार्य करता है हेपरिन. यह कार्बोहाइड्रेट, रक्त के थक्के का अवरोधक होने के कारण, रक्त के थक्कों के निर्माण को रोकता है। यह स्तनधारियों के रक्त और संयोजी ऊतक में पाया जाता है। पॉलीसेकेराइड द्वारा गठित बैक्टीरिया की कोशिका भित्ति, छोटी अमीनो एसिड श्रृंखलाओं के साथ बांधी जाती है, बैक्टीरिया की कोशिकाओं को प्रतिकूल प्रभाव से बचाती है। बाहरी कंकाल के निर्माण में क्रस्टेशियंस और कीड़ों में कार्बोहाइड्रेट शामिल होते हैं, जो एक सुरक्षात्मक कार्य करता है।
नियामक कार्य
फाइबर आंतों की गतिशीलता को बढ़ाता है, जिससे पाचन में सुधार होता है।
तरल ईंधन - इथेनॉल के स्रोत के रूप में कार्बोहाइड्रेट का उपयोग एक दिलचस्प संभावना है। प्राचीन काल से घरों को गर्म करने और खाना पकाने के लिए लकड़ी का उपयोग किया जाता रहा है। आधुनिक समाज में, इस प्रकार के ईंधन को अन्य प्रकारों - तेल और कोयले द्वारा प्रतिस्थापित किया जा रहा है, जो सस्ते और उपयोग में अधिक सुविधाजनक हैं। हालांकि, वनस्पति कच्चे माल, उपयोग में कुछ असुविधाओं के बावजूद, तेल और कोयले के विपरीत, ऊर्जा का नवीकरणीय स्रोत हैं। लेकिन आंतरिक दहन इंजनों में इसका प्रयोग कठिन है। इन उद्देश्यों के लिए, तरल ईंधन या गैस का उपयोग करना बेहतर होता है। निम्न-श्रेणी की लकड़ी, पुआल या सेलूलोज़ या स्टार्च युक्त अन्य पौधों की सामग्री से, आप तरल ईंधन - एथिल अल्कोहल प्राप्त कर सकते हैं। ऐसा करने के लिए, आपको पहले सेल्युलोज या स्टार्च को हाइड्रोलाइज करना होगा और ग्लूकोज प्राप्त करना होगा:
और फिर परिणामी ग्लूकोज को अल्कोहलिक किण्वन के अधीन करें और एथिल अल्कोहल प्राप्त करें। एक बार परिष्कृत करने के बाद, इसे आंतरिक दहन इंजनों में ईंधन के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि ब्राजील में, इस उद्देश्य के लिए सालाना से गन्ना, ज्वार और कसावा अरबों लीटर अल्कोहल प्राप्त करते हैं और आंतरिक दहन इंजनों में इसका उपयोग करते हैं।
उनके लिए जो मोटा होना चाहते हैं।
कार्बोहाइड्रेट आपकी मदद करेंगे।
जैसा कि आप जानते हैं, वसा का एक अणु ग्लूकोज के चार अणु और पानी के चार अणु होते हैं। यानी पानी के सेवन के साथ कार्बोहाइड्रेट के अधिक सेवन से आपको अपेक्षित परिणाम मिलेगा। मैं केवल एक बात पर ध्यान दूंगा, अधिक जटिल कार्बोहाइड्रेट का सेवन करना वांछनीय है, क्योंकि सरल कार्बोहाइड्रेट से मधुमेह, उच्च रक्तचाप हो सकता है। मुझे उम्मीद है कि आधुनिक पोषण (दुकानों में उत्पादों का एक सेट) के साथ आपको रास्ते में कठिनाइयाँ नहीं होंगी। कार्बोहाइड्रेट के बारे में मुख्य बात नीचे है, "विकिपीडिया" के लिए धन्यवाद
(शर्करा, सैकराइड्स) - कार्बोनिल समूह और कई हाइड्रॉक्सिल समूहों वाले कार्बनिक पदार्थ। यौगिकों के वर्ग का नाम "कार्बन हाइड्रेट्स" शब्द से आता है, यह पहली बार 1844 में के. श्मिट द्वारा प्रस्तावित किया गया था। इस तरह के नाम की उपस्थिति इस तथ्य के कारण है कि विज्ञान के लिए जाने जाने वाले पहले कार्बोहाइड्रेट को सकल सूत्र Cx(H2O)y द्वारा वर्णित किया गया था, जो औपचारिक रूप से कार्बन और पानी के यौगिक थे।
कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिकों का एक बहुत व्यापक वर्ग है, उनमें बहुत भिन्न गुणों वाले पदार्थ हैं। यह कार्बोहाइड्रेट को जीवित जीवों में विभिन्न प्रकार के कार्य करने की अनुमति देता है। इस वर्ग के यौगिक पौधों के शुष्क द्रव्यमान का लगभग 80% और जानवरों के द्रव्यमान का 2-3% बनाते हैं।
सरल और जटिल कार्बोहाइड्रेट
बाईं ओर डी-ग्लिसराल्डिहाइड है, दाईं ओर डायहाइड्रोक्सीसिटोन है।
कार्बोहाइड्रेट वनस्पतियों और जीवों के सभी जीवित जीवों की कोशिकाओं और ऊतकों का एक अभिन्न अंग हैं, जो पृथ्वी पर कार्बनिक पदार्थों के मुख्य भाग (द्रव्यमान द्वारा) बनाते हैं। सभी जीवित जीवों के लिए कार्बोहाइड्रेट का स्रोत पौधों द्वारा की जाने वाली प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया है। मोनोमर्स में हाइड्रोलाइज करने की क्षमता के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट को दो समूहों में विभाजित किया जाता है: सरल (मोनोसेकेराइड) और जटिल (डिसैकराइड और पॉलीसेकेराइड)। जटिल कार्बोहाइड्रेट, सरल लोगों के विपरीत, मोनोसैकराइड, मोनोमर्स बनाने के लिए हाइड्रोलाइज़ करने में सक्षम हैं। सरल कार्बोहाइड्रेट पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं और इसमें संश्लेषित होते हैं हरे पौधे. कॉम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट सरल शर्करा (मोनोसेकेराइड) के पॉलीकोंडेशन के उत्पाद हैं, और हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज की प्रक्रिया में वे सैकड़ों और हजारों मोनोसेकेराइड अणु बनाते हैं।
मोनोसैक्राइड
प्रकृति में सबसे आम मोनोसैकराइड बीटा-डी-ग्लूकोज है।
मोनोसैक्राइड(ग्रीक मोनोस से - केवल एक, सैक्चर - चीनी) - सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट जो सरल कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए हाइड्रोलाइज नहीं करते हैं - वे आमतौर पर रंगहीन होते हैं, पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं, शराब में खराब और ईथर में पूरी तरह से अघुलनशील, ठोस पारदर्शी कार्बनिक यौगिक कार्बोहाइड्रेट के मुख्य समूहों में से एक, चीनी का सबसे सरल रूप। जलीय घोल में एक तटस्थ बीएसपी होता है; पीएच। कुछ मोनोसैकराइड का स्वाद मीठा होता है। मोनोसेकेराइड में एक कार्बोनिल (एल्डिहाइड या कीटोन) समूह होता है, इसलिए उन्हें पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के डेरिवेटिव के रूप में माना जा सकता है। श्रृंखला के अंत में कार्बोनिल समूह वाला एक मोनोसैकराइड एक एल्डिहाइड है और इसे एल्डोज कहा जाता है। कार्बोनिल समूह की किसी भी अन्य स्थिति में, मोनोसैकराइड एक कीटोन होता है और इसे कीटोज़ कहा जाता है। कार्बन श्रृंखला की लंबाई (तीन से दस परमाणुओं से) के आधार पर, ट्रायोज़, टेट्रोज़, पेंटोज़, हेक्सोज़, हेप्टोज़ और इतने पर प्रतिष्ठित हैं। उनमें से, पेंटोज़ और हेक्सोज़ प्रकृति में सबसे व्यापक हैं। मोनोसेकेराइड बिल्डिंग ब्लॉक्स हैं जिनसे डिसैकराइड्स, ओलिगोसेकेराइड्स और पॉलीसेकेराइड्स को संश्लेषित किया जाता है।
प्रकृति में, मुक्त रूप में, डी-ग्लूकोज (अंगूर चीनी या डेक्सट्रोज़, C6H12O6) सबसे आम है - एक छह-परमाणु चीनी (हेक्सोज़), कई पॉलीसेकेराइड (पॉलिमर) की एक संरचनात्मक इकाई (मोनोमर) - डिसैक्राइड: (माल्टोज़, सुक्रोज और लैक्टोज) और पॉलीसेकेराइड (सेल्यूलोज, स्टार्च)। अन्य मोनोसेकेराइड को आमतौर पर di-, oligo- या पॉलीसेकेराइड के घटकों के रूप में जाना जाता है और मुक्त अवस्था में दुर्लभ हैं। प्राकृतिक पॉलीसेकेराइड मोनोसैकराइड के मुख्य स्रोत के रूप में काम करते हैं
डिसैक्राइड
माल्टोज़ (माल्ट शुगर) एक प्राकृतिक डिसैकराइड है जिसमें दो ग्लूकोज अवशेष होते हैं।
माल्टोज़(माल्ट चीनी) - एक प्राकृतिक डिसैकराइड जिसमें दो ग्लूकोज अवशेष होते हैं
डिसैकराइड्स (डी - टू, सैकर - शुगर से) - जटिल कार्बनिक यौगिक, कार्बोहाइड्रेट के मुख्य समूहों में से एक, हाइड्रोलिसिस के दौरान, प्रत्येक अणु मोनोसेकेराइड के दो अणुओं में टूट जाता है, निजी सुचमोलिगोसेकेराइड हैं। संरचना के अनुसार, डिसाकार्इड्स ग्लाइकोसाइड होते हैं, जिसमें दो मोनोसेकेराइड अणु एक दूसरे से जुड़े होते हैं जो हाइड्रॉक्सिल समूहों (दो हेमिसिएटल या एक हेमिसिटल और एक अल्कोहल) के संपर्क के परिणामस्वरूप गठित ग्लाइकोसिडिक बंधन द्वारा होता है। संरचना के आधार पर, डिसैक्राइड को दो समूहों में बांटा गया है: कम करना और गैर-कम करना। उदाहरण के लिए, माल्टोज़ अणु में, मोनोसेकेराइड (ग्लूकोज) के दूसरे अवशेष में एक मुक्त हेमिसिटल हाइड्रॉक्सिल होता है, जो इस डिसैकराइड को कम करने वाले गुण देता है। डिसैक्राइड, पॉलीसेकेराइड के साथ, मनुष्यों और जानवरों के आहार में कार्बोहाइड्रेट के मुख्य स्रोतों में से एक हैं।
oligosaccharides
रैफिनोज- प्राकृतिक ट्राइसेकेराइड, जिसमें डी-गैलेक्टोज, डी-ग्लूकोज और डी-फ्रुक्टोज के अवशेष शामिल हैं।
oligosaccharides- कार्बोहाइड्रेट, जिसके अणु ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा जुड़े 2-10 मोनोसैकराइड अवशेषों से संश्लेषित होते हैं। तदनुसार, वे भेद करते हैं: डिसैकराइड्स, ट्राइसैकेराइड्स और इसी तरह। समान मोनोसैकराइड अवशेषों वाले ओलिगोसेकेराइड को होमोपॉलीसेकेराइड कहा जाता है, और विभिन्न मोनोसैकराइड से मिलकर हेटरोपॉलीसेकेराइड कहलाते हैं। ऑलिगोसेकेराइड्स में डिसैक्राइड सबसे आम हैं।
प्राकृतिक ट्राइसेकेराइड्स में, रैफिनोज़ सबसे आम है - एक गैर-कम करने वाला ऑलिगोसेकेराइड जिसमें फ्रुक्टोज, ग्लूकोज और गैलेक्टोज के अवशेष होते हैं - चुकंदर और कई अन्य पौधों में बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं।
पॉलिसैक्राइड
पॉलिसैक्राइड - साधारण नामजटिल उच्च-आणविक कार्बोहाइड्रेट का एक वर्ग, जिसके अणुओं में दसियों, सैकड़ों या हजारों मोनोमर्स - मोनोसैकराइड होते हैं। पॉलीसेकेराइड के समूह में संरचना के सामान्य सिद्धांतों के दृष्टिकोण से, एक ही प्रकार के मोनोसेकेराइड इकाइयों और हेटरोपॉलीसेकेराइड से संश्लेषित होमोपॉलीसेकेराइड के बीच अंतर करना संभव है, जो दो या दो से अधिक प्रकार के मोनोमेरिक अवशेषों की उपस्थिति की विशेषता है।
होमोपॉलीसेकेराइड (ग्लाइकन्स), जिसमें एक मोनोसैकराइड के अवशेष होते हैं, हेक्सोज़ या पेंटोस हो सकते हैं, यानी हेक्सोज़ या पेंटोज़ को मोनोमर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। पॉलीसेकेराइड की रासायनिक प्रकृति के आधार पर, ग्लूकेन्स (ग्लूकोज अवशेषों से), मन्नान्स (मैननोज़ से), गैलेक्टन्स (गैलेक्टोज़ से) और अन्य समान यौगिकों को प्रतिष्ठित किया जाता है। होमोपॉलीसेकेराइड के समूह में पौधे (स्टार्च, सेल्युलोज, पेक्टिन), पशु (ग्लाइकोजन, चिटिन) और बैक्टीरिया (डेक्सट्रांस) मूल के कार्बनिक यौगिक शामिल हैं।
पॉलीसेकेराइड जानवरों और पौधों के जीवन के लिए आवश्यक हैं। यह चयापचय से उत्पन्न ऊर्जा के शरीर के मुख्य स्रोतों में से एक है। पॉलीसेकेराइड प्रतिरक्षा प्रक्रियाओं में भाग लेते हैं, ऊतकों में कोशिकाओं का आसंजन प्रदान करते हैं, और जीवमंडल में कार्बनिक पदार्थों के थोक होते हैं।
बाईं ओर स्टार्च है, दाईं ओर ग्लाइकोजन है।
स्टार्च
(C6H10O5) n दो होमोपॉलीसेकेराइड का मिश्रण है: रैखिक - एमाइलोज और शाखित - एमाइलोपेक्टिन, जिसका मोनोमर अल्फा-ग्लूकोज है। सफेद अनाकार पदार्थ, ठंडे पानी में अघुलनशील, सूजन में सक्षम और आंशिक रूप से घुलनशील गर्म पानी. आणविक भार 105-107 डाल्टन। स्टार्च, संश्लेषित विभिन्न पौधेक्लोरोप्लास्ट में, प्रकाश संश्लेषण के दौरान प्रकाश के प्रभाव में, यह अनाज की संरचना, अणुओं के पोलीमराइज़ेशन की डिग्री, बहुलक श्रृंखलाओं की संरचना और भौतिक-रासायनिक गुणों में कुछ भिन्न होता है। एक नियम के रूप में, स्टार्च में एमाइलोज की मात्रा 10-30%, एमाइलोपेक्टिन - 70-90% है। एमाइलोज अणु में औसतन लगभग 1,000 ग्लूकोज अवशेष अल्फा-1,4 बॉन्ड से जुड़े होते हैं। अमाइलोपेक्टिन अणु के अलग-अलग रैखिक वर्गों में 20-30 ऐसी इकाइयाँ होती हैं, और अमाइलोपेक्टिन के शाखा बिंदुओं पर, ग्लूकोज अवशेष इंटरचैन अल्फा-1,6 बॉन्ड द्वारा जुड़े होते हैं। स्टार्च के आंशिक एसिड हाइड्रोलिसिस के साथ, पोलीमराइज़ेशन के निचले स्तर के पॉलीसेकेराइड बनते हैं - डेक्सट्रिन (C6H10O5)p, और पूर्ण हाइड्रोलिसिस के साथ - ग्लूकोज।
ग्लाइकोजन (C6H10O5) n अल्फा-डी-ग्लूकोज अवशेषों से निर्मित एक पॉलीसेकेराइड है - उच्च जानवरों और मनुष्यों का मुख्य रिजर्व पॉलीसेकेराइड, लगभग सभी अंगों और ऊतकों में कोशिकाओं के साइटोप्लाज्म में कणिकाओं के रूप में निहित है, हालांकि, इसका सबसे बड़ा मात्रा मांसपेशियों और यकृत में जमा हो जाती है। ग्लाइकोजन अणु शाखाओं वाली पॉलीग्लूकोसाइड श्रृंखलाओं से निर्मित होता है, जिसके एक रेखीय क्रम में, ग्लूकोज अवशेष अल्फा-1,4 बांड द्वारा जुड़े होते हैं, और शाखा बिंदुओं पर इंटरचैन अल्फा-1,6 बांड द्वारा जुड़े होते हैं। ग्लाइकोजन का अनुभवजन्य सूत्र स्टार्च के समान है। रासायनिक संरचना में, ग्लाइकोजन अधिक स्पष्ट श्रृंखला शाखाओं के साथ एमिलोपेक्टिन के करीब है, इसलिए इसे कभी-कभी गलत शब्द "पशु स्टार्च" कहा जाता है। आणविक भार 105-108 डाल्टन और ऊपर। पशु जीवों में, यह पौधे पॉलीसेकेराइड - स्टार्च का एक संरचनात्मक और कार्यात्मक एनालॉग है। ग्लाइकोजन एक ऊर्जा भंडार बनाता है, जो, यदि आवश्यक हो, तो ग्लूकोज की अचानक कमी की भरपाई करने के लिए जल्दी से जुटाया जा सकता है - इसके अणु की एक मजबूत शाखा उपस्थिति की ओर ले जाती है एक लंबी संख्याटर्मिनल अवशेष, तेजी से दरार की संभावना प्रदान करते हैं सही मात्राग्लूकोज अणु। ट्राइग्लिसराइड्स (वसा) के भंडार के विपरीत, ग्लाइकोजन का भंडार इतना विशाल नहीं है (कैलोरी प्रति ग्राम में)। केवल लीवर कोशिकाओं (हेपेटोसाइट्स) में संग्रहीत ग्लाइकोजन को पूरे शरीर को खिलाने के लिए ग्लूकोज में परिवर्तित किया जा सकता है, जबकि हेपेटोसाइट्स ग्लाइकोजन के रूप में अपने वजन का 8 प्रतिशत तक स्टोर करने में सक्षम होते हैं, जो कि सभी प्रकार की कोशिकाओं में सबसे अधिक सांद्रता है। वयस्कों के जिगर में ग्लाइकोजन का कुल द्रव्यमान 100-120 ग्राम तक पहुंच सकता है। मांसपेशियों में, ग्लाइकोजन विशेष रूप से स्थानीय खपत के लिए ग्लूकोज में टूट जाता है और बहुत कम सांद्रता (कुल मांसपेशियों के द्रव्यमान का 1% से अधिक नहीं) में जमा होता है, हालांकि, मांसपेशियों में कुल स्टॉक हेपेटोसाइट्स में जमा स्टॉक से अधिक हो सकता है।
सेल्युलोज (फाइबर) पौधे की दुनिया का सबसे आम संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड है, जिसमें बीटा-पायरानोज़ रूप में प्रस्तुत अल्फा-ग्लूकोज अवशेष शामिल हैं। इस प्रकार, सेल्युलोज अणु में, बीटा-ग्लूकोपीरेनोज मोनोमेरिक इकाइयां बीटा-1,4 बॉन्ड द्वारा रैखिक रूप से एक दूसरे से जुड़ी होती हैं। सेल्युलोज के आंशिक हाइड्रोलिसिस के साथ, डिसैकराइड सेलोबायोज बनता है, और पूर्ण हाइड्रोलिसिस के साथ, डी-ग्लूकोज। मानव जठरांत्र संबंधी मार्ग में, सेल्युलोज पचता नहीं है क्योंकि पाचन एंजाइमों के सेट में बीटा-ग्लूकोसिडेस नहीं होता है। हालांकि, भोजन में पौधे के फाइबर की एक इष्टतम मात्रा की उपस्थिति मल के सामान्य गठन में योगदान करती है। उच्च यांत्रिक शक्ति होने के कारण, सेलूलोज़ पौधों के लिए एक सहायक सामग्री के रूप में कार्य करता है, उदाहरण के लिए, लकड़ी की संरचना में इसका हिस्सा 50 से 70% तक भिन्न होता है, और कपास लगभग सौ प्रतिशत सेलूलोज़ है।
चिटिन निचले पौधों, कवक और अकशेरूकीय (मुख्य रूप से आर्थ्रोपोड्स - कीड़े और क्रस्टेशियंस के कॉर्निया) का एक संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड है। चिटिन, पौधों में सेलूलोज़ की तरह, कवक और जानवरों के जीवों में सहायक और यांत्रिक कार्य करता है। चिटिन अणु बीटा-1,4-ग्लाइकोसियम बॉन्ड से जुड़े एन-एसिटाइल-डी-ग्लूकोसामाइन अवशेषों से बनाया गया है। चिटिन मैक्रोमोलेक्यूल्स असंबद्ध हैं और उनकी स्थानिक व्यवस्था का सेल्युलोज से कोई लेना-देना नहीं है।
पेक्टिक पदार्थ - पॉलीगैलैक्टुरोनिक एसिड, फलों और सब्जियों में पाया जाता है, डी-गैलेक्ट्यूरोनिक एसिड के अवशेष अल्फा-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। कार्बनिक अम्लों की उपस्थिति में, वे जमाने में सक्षम होते हैं, उनका उपयोग खाद्य उद्योग में जेली और मुरब्बा बनाने के लिए किया जाता है। कुछ पेक्टिन पदार्थों में अल्सर-रोधी प्रभाव होता है और वे कई औषधीय तैयारियों का एक सक्रिय घटक होते हैं, उदाहरण के लिए, प्लांटैन प्लांटाग्लुसिड का व्युत्पन्न।
मुरामाइन एक पॉलीसेकेराइड है, जीवाणु कोशिका दीवार की एक सहायक-यांत्रिक सामग्री है। इसकी रासायनिक संरचना के अनुसार, यह बीटा-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े एन-एसिटाइलग्लुकोसामाइन और एन-एसिटाइलमुरामिक एसिड के वैकल्पिक अवशेषों से निर्मित एक अनब्रंचेड चेन है। मुरामिन द्वारा संरचनात्मक संगठन(स्ट्रेट चेन बीटा-1,4-पॉलीग्लुकोपीरेनोज कंकाल) और कार्यात्मक भूमिका चिटिन और सेलूलोज़ के बहुत करीब है।
बैक्टीरियल मूल के डेक्सट्रान हाफ-सैकराइड्स को औद्योगिक परिस्थितियों में सूक्ष्मजैविक साधनों (एक सुक्रोज घोल पर ल्यूकोनोस्टोक मेसेन्टेरोइड्स सूक्ष्मजीवों की क्रिया द्वारा) द्वारा संश्लेषित किया जाता है और रक्त प्लाज्मा विकल्प (तथाकथित क्लिनिकल "डेक्सट्रांस": पॉलीग्लुकिन और अन्य) के रूप में उपयोग किया जाता है।
बाईं ओर डी-ग्लिसराल्डिहाइड है, दाईं ओर एल-ग्लिसराल्डिहाइड है।
स्थानिक समावयवता
समावयवता - रासायनिक यौगिकों (आइसोमर्स) का अस्तित्व, संरचना और आणविक भार में समान, अंतरिक्ष में परमाणुओं की संरचना या व्यवस्था में भिन्न और, परिणामस्वरूप, गुणों में।
मोनोसेकेराइड का स्टीरियोइसोमेरिज्म: ग्लिसराल्डिहाइड का आइसोमर जिसमें, जब मॉडल को विमान पर प्रक्षेपित किया जाता है, असममित कार्बन परमाणु में ओएच समूह दाईं ओर स्थित होता है, जिसे डी-ग्लिसराल्डिहाइड माना जाता है, और दर्पण छवि एल-ग्लिसराल्डिहाइड है . मोनोसेकेराइड के सभी आइसोमर्स को CH2OH समूह के पास अंतिम असममित कार्बन परमाणु में OH समूह के स्थान की समानता के अनुसार D- और L-रूपों में विभाजित किया गया है (किटोस में कार्बन की समान संख्या वाले एल्डोस की तुलना में एक कम असममित कार्बन परमाणु होता है। परमाणु)। प्राकृतिक हेक्सोज - ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, मैनोज और गैलेक्टोज - स्टिरियोकेमिकल कॉन्फ़िगरेशन के अनुसार, डी-सीरीज़ यौगिकों के रूप में वर्गीकृत किए जाते हैं।
जैविक भूमिका
जीवित जीवों में, कार्बोहाइड्रेट निम्नलिखित कार्य करते हैं:
संरचनात्मक और सहायक कार्य। कार्बोहाइड्रेट विभिन्न सहायक संरचनाओं के निर्माण में शामिल हैं। चूंकि सेल्युलोज पादप कोशिका भित्ति का मुख्य संरचनात्मक घटक है, चिटिन कवक में एक समान कार्य करता है, और आर्थ्रोपोड्स के एक्सोस्केलेटन को कठोरता भी प्रदान करता है।
पौधों में सुरक्षात्मक भूमिका। कुछ पौधों में मृत कोशिकाओं की कोशिका भित्ति से बनी सुरक्षात्मक संरचनाएँ (कांटे, चुभन आदि) होती हैं।
प्लास्टिक समारोह। कार्बोहाइड्रेट जटिल अणुओं का हिस्सा हैं (उदाहरण के लिए, पेंटोस (राइबोस और डीऑक्सीराइबोज) एटीपी, डीएनए और आरएनए के निर्माण में शामिल हैं)।
ऊर्जा समारोह। कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा के स्रोत के रूप में काम करते हैं: जब 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट ऑक्सीकृत होते हैं, तो 4.1 किलो कैलोरी ऊर्जा और 0.4 ग्राम पानी निकलता है।
भंडारण समारोह। कार्बोहाइड्रेट आरक्षित पोषक तत्वों के रूप में कार्य करते हैं: जानवरों में ग्लाइकोजन, पौधों में स्टार्च और इनुलिन।
आसमाटिक समारोह। कार्बोहाइड्रेट शरीर में आसमाटिक दबाव के नियमन में शामिल होते हैं। इस प्रकार, रक्त में 100-110 मिलीग्राम /% ग्लूकोज होता है, रक्त का आसमाटिक दबाव ग्लूकोज की एकाग्रता पर निर्भर करता है।
रिसेप्टर समारोह। ओलिगोसेकेराइड कई सेल रिसेप्टर्स या लिगैंड अणुओं के ग्रहणशील भाग का हिस्सा हैं जैवसंश्लेषण
मनुष्यों और पशुओं के दैनिक आहार में कार्बोहाइड्रेट की प्रधानता होती है। शाकाहारी को स्टार्च, फाइबर, सुक्रोज मिलता है। मांसाहारी मांस से ग्लाइकोजन प्राप्त करते हैं।
पशु जीव अकार्बनिक पदार्थों से कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने में सक्षम नहीं हैं। वे उन्हें पौधों से भोजन के साथ प्राप्त करते हैं और ऑक्सीकरण की प्रक्रिया में प्राप्त ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में उपयोग करते हैं: पौधों की हरी पत्तियों में, प्रकाश संश्लेषण के दौरान कार्बोहाइड्रेट बनते हैं - अकार्बनिक पदार्थों को शर्करा में परिवर्तित करने की एक अनूठी जैविक प्रक्रिया - कार्बन मोनोऑक्साइड ( IV) और पानी, जो सौर ऊर्जा के कारण क्लोरोफिल की भागीदारी के साथ होता है: मानव शरीर और उच्च जानवरों में कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में कई प्रक्रियाएँ होती हैं:
हाइड्रोलिसिस (ब्रेकडाउन) भोजन पॉलीसेकेराइड के गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में और मोनोसेकेराइड के लिए डिसैकराइड, इसके बाद आंतों के लुमेन से रक्त प्रवाह में अवशोषण होता है।
ग्लाइकोजेनोजेनेसिस (संश्लेषण) और ग्लाइकोजेनोलिसिस (टूटना) ग्लाइकोजन के ऊतकों में, मुख्य रूप से यकृत में।
एरोबिक (ग्लूकोज ऑक्सीकरण या पेंटोज चक्र का पेंटोज फॉस्फेट मार्ग) और एनारोबिक (ऑक्सीजन की खपत के बिना) ग्लाइकोलाइसिस शरीर में ग्लूकोज को तोड़ने के तरीके हैं।
हेक्सोज का इंटरकनवर्जन।
ग्लाइकोलाइसिस के उत्पाद का एरोबिक ऑक्सीकरण - पाइरूवेट (कार्बोहाइड्रेट चयापचय का अंतिम चरण)।
ग्लूकोनोजेनेसिस गैर-कार्बोहाइड्रेट कच्चे माल (पाइरुविक, लैक्टिक एसिड, ग्लिसरॉल, अमीनो एसिड और अन्य कार्बनिक यौगिकों) से कार्बोहाइड्रेट का संश्लेषण है।
[संपादित करें] प्रमुख स्रोत
भोजन से कार्बोहाइड्रेट के मुख्य स्रोत हैं: रोटी, आलू, पास्ता, अनाज, मिठाई। शुद्ध कार्बोहाइड्रेट चीनी है। शहद, इसकी उत्पत्ति के आधार पर, इसमें 70-80% ग्लूकोज और फ्रुक्टोज होता है।
भोजन में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा को इंगित करने के लिए एक विशेष ब्रेड यूनिट का उपयोग किया जाता है।
इसके अलावा, मानव शरीर द्वारा खराब पचाने वाले फाइबर और पेक्टिन कार्बोहाइड्रेट समूह से जुड़ते हैं।
सबसे आम कार्बोहाइड्रेट की सूची
- मोनोसैक्राइड
oligosaccharides
सुक्रोज (नियमित चीनी, गन्ना या चुकंदर)
पॉलिसैक्राइड
galactomannans
ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स (म्यूकोपॉलीसेकेराइड)
कॉन्ड्रोइटिन सल्फेट
हाईऐल्युरोनिक एसिड
हेपरान सल्फेट
डर्माटन सल्फेट
केराटन सल्फेट
ग्लूकोज सभी मोनोसेकेराइड में सबसे महत्वपूर्ण है,चूँकि यह अधिकांश खाद्य di- और पॉलीसेकेराइड की संरचनात्मक इकाई है। चयापचय की प्रक्रिया में, वे मोनोसेकेराइड के अलग-अलग अणुओं में टूट जाते हैं, जो बहु-चरण रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान अन्य पदार्थों में परिवर्तित हो जाते हैं और अंततः कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं - कोशिकाओं के लिए "ईंधन" के रूप में उपयोग किया जाता है। ग्लूकोज चयापचय का एक आवश्यक घटक है कार्बोहाइड्रेट. रक्त में इसके स्तर में कमी या उच्च सांद्रता और उपयोग करने में असमर्थता के साथ, जैसा कि मधुमेह के साथ होता है, उनींदापन होता है, चेतना का नुकसान (हाइपोग्लाइसेमिक कोमा) हो सकता है। ग्लूकोज "अपने शुद्ध रूप में", एक मोनोसेकेराइड के रूप में, सब्जियों और फलों में पाया जाता है। ग्लूकोज में विशेष रूप से समृद्ध अंगूर हैं - 7.8%, चेरी, चेरी - 5.5%, रसभरी - 3.9%, स्ट्रॉबेरी - 2.7%, प्लम - 2.5%, तरबूज - 2.4%। सब्जियों में सबसे अधिक ग्लूकोज कद्दू में - 2.6%, सफेद गोभी में - 2.6%, गाजर में - 2.5% पाया जाता है।
सबसे प्रसिद्ध डिसैकराइड, सुक्रोज की तुलना में ग्लूकोज कम मीठा होता है। सुक्रोज की मिठास को 100 यूनिट मान लें तो ग्लूकोज की मिठास 74 यूनिट होगी।
फ्रुक्टोजसबसे आम में से एक है कार्बोहाइड्रेटफल। ग्लूकोज के विपरीत, यह इंसुलिन की भागीदारी के बिना रक्त से ऊतक कोशिकाओं में प्रवेश कर सकता है। इस कारण से, सबसे सुरक्षित स्रोत के रूप में फ्रुक्टोज की सिफारिश की जाती है। कार्बोहाइड्रेटमधुमेह रोगियों के लिए। फ्रुक्टोज का हिस्सा यकृत कोशिकाओं में प्रवेश करता है, जो इसे अधिक सार्वभौमिक "ईंधन" - ग्लूकोज में बदल देता है, इसलिए फ्रुक्टोज भी रक्त शर्करा को बढ़ाने में सक्षम होता है, हालांकि अन्य साधारण शर्करा की तुलना में काफी कम। ग्लूकोज की तुलना में फ्रुक्टोज अधिक आसानी से वसा में परिवर्तित हो जाता है। फ्रुक्टोज का मुख्य लाभ यह है कि यह ग्लूकोज से 2.5 गुना मीठा और सुक्रोज से 1.7 गुना मीठा होता है। चीनी के बजाय इसका उपयोग समग्र सेवन को कम कर सकता है कार्बोहाइड्रेट.
भोजन में फ्रुक्टोज के मुख्य स्रोत अंगूर हैं - 7.7%, सेब - 5.5%, नाशपाती - 5.2%, चेरी, मीठी चेरी - 4.5%, तरबूज - 4.3%, काले करंट - 4.2%, रसभरी - 3.9%, स्ट्रॉबेरी - 2.4 %, खरबूजे - 2.0%। सब्जियों में, फ्रुक्टोज की मात्रा कम होती है - चुकंदर में 0.1% से सफेद गोभी में 1.6% तक। शहद में फ्रुक्टोज पाया जाता है - लगभग 3.7%। फ्रुक्टोज, जिसमें सुक्रोज की तुलना में बहुत अधिक मिठास होती है, अच्छी तरह से सिद्ध हो चुका है कि यह दांतों की सड़न का कारण नहीं बनता है, जिसे चीनी के सेवन से बढ़ावा मिलता है।
गैलेक्टोजउत्पादों में मुक्त रूप में नहीं होता है। यह ग्लूकोज - लैक्टोज (दूध चीनी) - मुख्य के साथ एक डिसैकराइड बनाता है कार्बोहाइड्रेटदूध और डेयरी उत्पाद।
एंजाइम की क्रिया द्वारा लैक्टोज गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में ग्लूकोज और गैलेक्टोज में टूट जाता है। लैक्टेज।कुछ लोगों में इस एंजाइम की कमी से दूध असहिष्णुता हो जाती है। अपचित लैक्टोज आंतों के माइक्रोफ्लोरा के लिए एक अच्छे पोषक तत्व के रूप में कार्य करता है। इसी समय, प्रचुर मात्रा में गैस बनना संभव है, पेट "सूज" जाता है। किण्वित दूध उत्पादों में, अधिकांश लैक्टोज लैक्टिक एसिड के लिए किण्वित होते हैं, इसलिए लैक्टेज की कमी वाले लोग किण्वित दूध उत्पादों को अप्रिय परिणामों के बिना सहन कर सकते हैं। इसके अलावा, किण्वित दूध उत्पादों में लैक्टिक एसिड बैक्टीरिया आंतों के माइक्रोफ्लोरा की गतिविधि को रोकता है और लैक्टोज के प्रतिकूल प्रभाव को कम करता है।
लैक्टोज के टूटने के दौरान बनने वाले गैलेक्टोज को लीवर में ग्लूकोज में बदल दिया जाता है। जन्मजात वंशानुगत कमी या एक एंजाइम की अनुपस्थिति के साथ जो गैलेक्टोज को ग्लूकोज में परिवर्तित करता है, एक गंभीर बीमारी विकसित होती है - गैलेक्टोसेमिया,जो मानसिक मंदता की ओर ले जाता है।
ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अणुओं से बना एक डिसैकराइड है सुक्रोज।चीनी में सुक्रोज की मात्रा 99.5% है। वह चीनी "सफेद मौत" है, मिठाई प्रेमी धूम्रपान करने वालों के साथ-साथ जानते हैं कि निकोटीन की एक बूंद घोड़े को मार देती है। दुर्भाग्य से, ये दोनों सामान्य सत्य अक्सर गंभीर प्रतिबिंब और व्यावहारिक निष्कर्ष की तुलना में मजाक का अवसर होते हैं।
जठरांत्र संबंधी मार्ग में चीनी तेजी से टूट जाती है, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज रक्त में अवशोषित हो जाते हैं और ऊर्जा के स्रोत और ग्लाइकोजन और वसा के सबसे महत्वपूर्ण अग्रदूत के रूप में काम करते हैं। चीनी शुद्ध होने के बाद से इसे अक्सर "खाली कैलोरी वाहक" कहा जाता है कार्बोहाइड्रेटऔर इसमें अन्य पोषक तत्व नहीं होते हैं, उदाहरण के लिए, विटामिन, खनिज लवण। वनस्पति उत्पादों में, सबसे अधिक सुक्रोज बीट में पाया जाता है - 8.6%, आड़ू - 6.0%, खरबूजे - 5.9%, प्लम - 4.8%, कीनू - 4.5%। सब्जियों में, चुकंदर को छोड़कर, गाजर में सुक्रोज की एक महत्वपूर्ण सामग्री नोट की जाती है - 3.5%। अन्य सब्जियों में सुक्रोज की मात्रा 0.4 से 0.7% तक होती है। चीनी के अलावा, भोजन में सुक्रोज के मुख्य स्रोत जैम, शहद, कन्फेक्शनरी, मीठे पेय, आइसक्रीम हैं।
जब दो ग्लूकोज अणु जुड़ते हैं, तो वे बनते हैं माल्टोज़- माल्ट चीनी। इसमें शहद, माल्ट, बीयर, गुड़ और बेकरी और कन्फेक्शनरी उत्पाद शामिल हैं जो गुड़ के योग से बने हैं।
मानव भोजन में मौजूद सभी पॉलीसेकेराइड, दुर्लभ अपवादों के साथ, ग्लूकोज के बहुलक हैं।
स्टार्च मुख्य सुपाच्य पॉलीसेकेराइड है।यह भोजन के सेवन का 80% तक खाता है। कार्बोहाइड्रेट.
स्टार्च का स्रोत वनस्पति उत्पाद हैं, मुख्य रूप से अनाज: अनाज, आटा, रोटी और आलू। अनाज में सबसे अधिक स्टार्च होता है: एक प्रकार का अनाज (कर्नेल) में 60% से लेकर चावल में 70% तक। अनाज में से, सबसे कम स्टार्च दलिया और उसके प्रसंस्कृत उत्पादों में पाया जाता है: दलिया, दलिया "हरक्यूलिस" - 49%। पास्ता में 62 से 68% स्टार्च, राई के आटे की रोटी, विविधता के आधार पर, 33% से 49%, गेहूं की रोटी और गेहूं के आटे से बने अन्य उत्पाद - 35 से 51% स्टार्च, आटा - 56 (राई) से होते हैं। 68% (गेहूं प्रीमियम)। फलियों में भी बहुत सारा स्टार्च होता है - दाल में 40% से लेकर मटर में 44% तक। इसी कारण सूखे मटर, बीन्स, मसूर, छोले को वर्गीकृत किया गया है फलियां।सोयाबीन, जिसमें केवल 3.5% स्टार्च होता है, और सोया आटा (10-15.5%) अलग-अलग होते हैं। आलू में उच्च स्टार्च सामग्री (15-18%) के पोषण में होने के कारण, इसे सब्जी के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है, जहाँ मुख्य है कार्बोहाइड्रेटमोनोसेकेराइड और डिसाकार्इड्स द्वारा और अनाज और फलियों के साथ स्टार्चयुक्त खाद्य पदार्थों द्वारा प्रतिनिधित्व किया जाता है।
यरूशलेम आटिचोक और कुछ अन्य पौधों में कार्बोहाइड्रेटफ्रुक्टोज के बहुलक के रूप में संचित होता है - inulin।मधुमेह के लिए और विशेष रूप से इसकी रोकथाम के लिए इंसुलिन के अतिरिक्त खाद्य उत्पादों की सिफारिश की जाती है (याद रखें कि फ्रुक्टोज अन्य शर्करा की तुलना में अग्न्याशय पर कम तनाव डालता है)।
ग्लाइकोजन- "पशु स्टार्च" - ग्लूकोज अणुओं की अत्यधिक शाखित श्रृंखलाओं से युक्त होता है। यह पशु उत्पादों में कम मात्रा में पाया जाता है (यकृत में 2-10%, मांसपेशियों के ऊतकों में 0.3-1%)।
मधुमेह मेलेटस (डीएम)- क्रोनिक हाइपरग्लेसेमिया के एक सिंड्रोम द्वारा विशेषता एक अंतःस्रावी रोग, जो इंसुलिन के अपर्याप्त उत्पादन या क्रिया का परिणाम है, जो सभी प्रकार के चयापचय का उल्लंघन करता है, मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट, संवहनी क्षति (एंजियोपैथी), तंत्रिका तंत्र(न्यूरोपैथी), साथ ही साथ अन्य अंग और प्रणालियां। विश्व स्वास्थ्य संगठन की परिभाषा (1985) के अनुसार - मधुमेह एक जीर्ण अवस्था है...
