§ 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 ऊर्जा का उपयोग करके किया जाता है। सूरज की रोशनी (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. एक अलग समूह में कार्बोहाइड्रेट युक्त मिश्रित पॉलिमर होते 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 (एडिटिव्स के रूप में) भी होता है विभिन्न व्यंजन), फ्रुक्टोज (फलों और शहद में), लैक्टोज (दूध में)। 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। रिबोस कार्य करता है निर्माण सामग्रीआरएनए के लिए और डीएनए के लिए डीऑक्सीराइबोज।

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, इसका उपयोग करना बेहतर है तरल ईंधनया गैस। 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 गन्ना, चारा और कसावा से सालाना अरबों लीटर अल्कोहल प्राप्त किया जाता है और आंतरिक दहन इंजनों में उपयोग किया जाता है।

कार्बोहाइड्रेट कार्बन और ऑक्सीजन से बने कार्बनिक यौगिक हैं। सरल कार्बोहाइड्रेट, या मोनोसेकेराइड, जैसे ग्लूकोज, और जटिल, या पॉलीसेकेराइड होते हैं, जिन्हें कम अवशेषों में विभाजित किया जाता है। सरल कार्बोहाइड्रेट, उदाहरण के लिए, डिसैक्राइड, और उच्च वाले, जिनमें कई सरल कार्बोहाइड्रेट अवशेषों के बहुत बड़े अणु होते हैं। पशु जीवों में, कार्बोहाइड्रेट सामग्री लगभग 2% शुष्क भार है।

कार्बोहाइड्रेट में एक वयस्क की औसत दैनिक आवश्यकता 500 ग्राम है, और गहन मांसपेशियों के काम के साथ - 700-1000 ग्राम।

प्रति दिन कार्बोहाइड्रेट की मात्रा वजन के हिसाब से 60% और भोजन की कुल मात्रा के वजन के हिसाब से 56% होनी चाहिए।

ग्लूकोज रक्त में निहित होता है, जिसमें इसकी मात्रा निरंतर स्तर (0.1-0.12%) पर बनी रहती है। आंत में अवशोषण के बाद, मोनोसेकेराइड को रक्त द्वारा वितरित किया जाता है जहां मोनोसेकेराइड से ग्लाइकोजन का संश्लेषण होता है, जो साइटोप्लाज्म का हिस्सा होता है। ग्लाइकोजन स्टोर मुख्य रूप से मांसपेशियों और यकृत में जमा होते हैं।

70 किलो वजन वाले व्यक्ति के शरीर में ग्लाइकोजन की कुल मात्रा लगभग 375 ग्राम होती है, जिसमें से 245 ग्राम मांसपेशियों में, 110 ग्राम (150 ग्राम तक) यकृत में, 20 ग्राम रक्त और शरीर के अन्य तरल पदार्थों में होता है। प्रशिक्षित व्यक्ति के शरीर में अप्रशिक्षित से 40-50% अधिक ग्लाइकोजन होता है।

कार्बोहाइड्रेट शरीर के जीवन और कार्य के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं।

शरीर में, ऑक्सीजन मुक्त (अवायवीय) स्थितियों में, कार्बोहाइड्रेट लैक्टिक एसिड में टूट जाते हैं, जिससे ऊर्जा निकलती है। इस प्रक्रिया को ग्लाइकोलाइसिस कहा जाता है। ऑक्सीजन (एरोबिक स्थितियों) की भागीदारी के साथ, वे कार्बन डाइऑक्साइड में विभाजित होते हैं और बहुत अधिक ऊर्जा जारी करते हैं। बड़ा जैविक महत्वफॉस्फोरिक एसिड - फॉस्फोराइलेशन की भागीदारी के साथ कार्बोहाइड्रेट का अवायवीय टूटना है।

लीवर में एंजाइम की भागीदारी के साथ ग्लूकोज का फास्फोराइलेशन होता है। ग्लूकोज का स्रोत अमीनो एसिड और वसा हो सकता है। जिगर में, पूर्व-फॉस्फोराइलेटेड ग्लूकोज से, विशाल पॉलीसेकेराइड अणु, ग्लाइकोजन, बनते हैं। मानव जिगर में ग्लाइकोजन की मात्रा पोषण और मांसपेशियों की गतिविधि की प्रकृति पर निर्भर करती है। जिगर में अन्य एंजाइमों की भागीदारी के साथ, ग्लाइकोजन ग्लूकोज - चीनी गठन में टूट जाता है। उपवास और मांसपेशियों के काम के दौरान जिगर और कंकाल की मांसपेशियों में ग्लाइकोजन का टूटना ग्लाइकोजन के एक साथ संश्लेषण के साथ होता है। यकृत में बनने वाला ग्लूकोज प्रवेश करता है और इसके साथ सभी कोशिकाओं और ऊतकों तक पहुंचाया जाता है।

प्रोटीन और वसा का केवल एक छोटा हिस्सा डिस्मोलिटिक ब्रेकडाउन की प्रक्रिया में ऊर्जा जारी करता है और इसलिए, ऊर्जा के प्रत्यक्ष स्रोत के रूप में कार्य करता है। प्रोटीन और वसा का एक महत्वपूर्ण हिस्सा, पूर्ण विघटन से पहले ही, पहले मांसपेशियों में कार्बोहाइड्रेट में परिवर्तित हो जाता है। इसके अलावा, पाचन नहर से, प्रोटीन और वसा के हाइड्रोलिसिस के उत्पाद यकृत में प्रवेश करते हैं, जहां अमीनो एसिड और वसा ग्लूकोज में परिवर्तित हो जाते हैं। इस प्रक्रिया को ग्लूकोनियोजेनेसिस कहा जाता है। जिगर में ग्लूकोज के गठन का मुख्य स्रोत ग्लाइकोजन है, ग्लूकोज का एक बहुत छोटा हिस्सा ग्लूकोनोजेनेसिस द्वारा प्राप्त किया जाता है, जिसके दौरान कीटोन निकायों के निर्माण में देरी होती है। इस प्रकार, कार्बोहाइड्रेट चयापचय महत्वपूर्ण रूप से चयापचय और पानी को प्रभावित करता है।

जब काम करने वाली मांसपेशियों द्वारा ग्लूकोज की खपत 5-8 गुना बढ़ जाती है, तो यकृत में वसा और प्रोटीन से ग्लाइकोजन बनता है।

प्रोटीन और वसा के विपरीत, कार्बोहाइड्रेट आसानी से टूट जाते हैं, इसलिए वे उच्च ऊर्जा लागत (मांसपेशियों के काम, दर्द, भय, क्रोध, आदि की भावनाओं) पर शरीर द्वारा जल्दी से जुटाए जाते हैं। कार्बोहाइड्रेट का टूटना शरीर को स्थिर रखता है और मांसपेशियों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत है। तंत्रिका तंत्र के सामान्य कामकाज के लिए कार्बोहाइड्रेट आवश्यक हैं। रक्त शर्करा में कमी से शरीर के तापमान में गिरावट, कमजोरी और मांसपेशियों की थकान और तंत्रिका गतिविधि के विकार होते हैं।

ऊतकों में, रक्त द्वारा वितरित ग्लूकोज का केवल एक बहुत छोटा हिस्सा ऊर्जा की रिहाई के साथ प्रयोग किया जाता है। ऊतकों में कार्बोहाइड्रेट चयापचय का मुख्य स्रोत ग्लाइकोजन है, जो पहले ग्लूकोज से संश्लेषित होता था।

मांसपेशियों के काम के दौरान - कार्बोहाइड्रेट के मुख्य उपभोक्ता - उनमें ग्लाइकोजन भंडार का उपयोग किया जाता है, और इन भंडारों का पूरी तरह से उपयोग होने के बाद ही रक्त द्वारा मांसपेशियों को दिए गए ग्लूकोज का प्रत्यक्ष उपयोग शुरू होता है। यह लीवर में ग्लाइकोजन स्टोर से बनने वाले ग्लूकोज का सेवन करता है। काम के बाद, मांसपेशियां ग्लाइकोजन की अपनी आपूर्ति को नवीनीकृत करती हैं, इसे रक्त ग्लूकोज और यकृत से संश्लेषित करती हैं - अवशोषित मोनोसेकेराइड के कारण पाचन नालऔर प्रोटीन और वसा का टूटना।

उदाहरण के लिए, भोजन में इसकी प्रचुर मात्रा के कारण रक्त शर्करा में 0.15-0.16% से अधिक की वृद्धि के साथ, जिसे भोजन हाइपरग्लाइसेमिया कहा जाता है, यह मूत्र के साथ शरीर से बाहर निकल जाता है - ग्लाइकोसुरिया।

दूसरी ओर, लंबे समय तक उपवास के साथ भी, रक्त में ग्लूकोज का स्तर कम नहीं होता है, क्योंकि ग्लाइकोजन के टूटने के दौरान ग्लूकोज ऊतकों से रक्त में प्रवेश करता है।

कार्बोहाइड्रेट की संरचना, संरचना और पारिस्थितिक भूमिका का संक्षिप्त विवरण

कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक पदार्थ होते हैं जिनमें कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं, जिनका सामान्य सूत्र C n (H 2 O) m (इन पदार्थों के विशाल बहुमत के लिए) होता है।

N का मान या तो m के बराबर होता है (मोनोसेकेराइड के लिए), या उससे अधिक (कार्बोहाइड्रेट के अन्य वर्गों के लिए)। उपरोक्त सामान्य सूत्र डीऑक्सीराइबोज के अनुरूप नहीं है।

कार्बोहाइड्रेट को मोनोसेकेराइड, डी (ओलिगो) सैकराइड और पॉलीसेकेराइड में बांटा गया है। नीचे कार्बोहाइड्रेट के प्रत्येक वर्ग के व्यक्तिगत प्रतिनिधियों का संक्षिप्त विवरण दिया गया है।

मोनोसेकेराइड का संक्षिप्त विवरण

मोनोसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट होते हैं जिनका सामान्य सूत्र C n (H 2 O) n है (अपवाद डीऑक्सीराइबोज़ है)।

मोनोसेकेराइड का वर्गीकरण

मोनोसेकेराइड यौगिकों का एक व्यापक और जटिल समूह है, इसलिए उनका विभिन्न मानदंडों के अनुसार एक जटिल वर्गीकरण है:

1) एक मोनोसैकराइड अणु में निहित कार्बन की संख्या के अनुसार, टेट्रोज़, पेंटोस, हेक्सोज़, हेप्टोज़ को प्रतिष्ठित किया जाता है; महानतम व्यावहारिक मूल्यपेंटोस और हेक्सोज़ हैं;

2) कार्यात्मक समूहों के अनुसार, मोनोसेकेराइड को केटोस और एल्डोस में बांटा गया है;

3) चक्रीय मोनोसैकराइड अणु में निहित परमाणुओं की संख्या के अनुसार, पाइरानोज़ (6 परमाणु होते हैं) और फ़्यूरानोज़ (5 परमाणु होते हैं) को प्रतिष्ठित किया जाता है;

4) "ग्लूकोसिडिक" हाइड्रॉक्साइड की स्थानिक व्यवस्था के आधार पर (यह हाइड्रॉक्साइड कार्बोनिल समूह के ऑक्सीजन के लिए हाइड्रोजन परमाणु को जोड़कर प्राप्त किया जाता है), मोनोसेकेराइड को अल्फा और बीटा रूपों में विभाजित किया जाता है। आइए प्रकृति में सबसे बड़े जैविक और पारिस्थितिक महत्व के कुछ सबसे महत्वपूर्ण मोनोसेकेराइड पर नज़र डालें।

पेंटोस का संक्षिप्त विवरण

पेन्टोस मोनोसेकेराइड हैं, जिसके अणु में 5 कार्बन परमाणु होते हैं। ये पदार्थ खुली-श्रृंखला और चक्रीय, एल्डोज और किटोस, अल्फा और बीटा यौगिक दोनों हो सकते हैं। उनमें से, राइबोज और डीऑक्सीराइबोज सबसे अधिक व्यावहारिक महत्व के हैं।

राइबोज सूत्र में सामान्य रूप से देखेंसी 5 एच 10 ओ 5। राइबोस उन पदार्थों में से एक है जिनसे राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को संश्लेषित किया जाता है, जिससे बाद में विभिन्न राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए) प्राप्त होते हैं। इसलिए, राइबोस का फ्यूरानोज़ (5-सदस्यीय) अल्फा रूप का सबसे बड़ा महत्व है (सूत्रों में, आरएनए को एक नियमित पेंटागन के रूप में दर्शाया गया है)।

सामान्य रूप में डीऑक्सीराइबोज का सूत्र C5H10O4 है। डीऑक्सीराइबोज़ उन पदार्थों में से एक है जिनसे जीवों में डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण होता है; बाद वाले डीऑक्सीराइबो के संश्लेषण के लिए शुरुआती सामग्री हैं न्यूक्लिक एसिड(डीएनए)। इसलिए, डीऑक्सीराइबोज का चक्रीय अल्फा रूप, जिसमें चक्र में दूसरे कार्बन परमाणु में हाइड्रॉक्साइड की कमी होती है, का सबसे बड़ा महत्व है।

राइबोज और डीऑक्सीराइबोज के ओपन-चेन रूप एल्डोज हैं, यानी इनमें 4 (3) हाइड्रॉक्साइड समूह और एक एल्डिहाइड समूह होता है। न्यूक्लिक एसिड के पूर्ण विघटन के साथ, राइबोस और डीऑक्सीराइबोज कार्बन डाइऑक्साइड और पानी में ऑक्सीकृत हो जाते हैं; यह प्रक्रिया ऊर्जा की रिहाई के साथ है।

हेक्सोस का संक्षिप्त विवरण

हेक्सोज़ मोनोसेकेराइड हैं जिनके अणुओं में छह कार्बन परमाणु होते हैं। सामान्य सूत्रहेक्सोज सी 6 (एच 2 ओ) 6 या सी 6 एच 12 ओ 6। हेक्सोज़ की सभी किस्में उपरोक्त सूत्र के अनुरूप आइसोमर्स हैं। हेक्सोज़ में, केटोज़, और एल्डोज़, और अणुओं के अल्फा और बीटा रूप, ओपन-चेन और चक्रीय रूप, पाइरोज़ और फ्यूरानोज़ चक्रीय रूप अणु होते हैं। उच्चतम मूल्यप्रकृति में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज होते हैं, जिनकी संक्षेप में नीचे चर्चा की गई है।

1. ग्लूकोज। किसी भी हेक्सोज़ की तरह, इसका सामान्य सूत्र C 6 H 12 O 6 है। यह एल्डोस से संबंधित है, अर्थात इसमें एक एल्डिहाइड कार्यात्मक समूह और 5 हाइड्रॉक्साइड समूह (अल्कोहल की विशेषता) होते हैं, इसलिए, ग्लूकोज एक पॉलीहाइड्रिक एल्डिहाइड अल्कोहल है (ये समूह एक ओपन-चेन फॉर्म में निहित हैं, एल्डिहाइड समूह में अनुपस्थित है) चक्रीय रूप, क्योंकि यह एक हाइड्रॉक्साइड में बदल जाता है जिसे "ग्लूकोसिडिक हाइड्रॉक्साइड" कहा जाता है)। चक्रीय रूप या तो पाँच-सदस्यीय (फ्यूरानोज़) या छह-सदस्यीय (पायरोज़) हो सकता है। प्रकृति में सबसे महत्वपूर्ण ग्लूकोज अणु का पाइरोज रूप है। अणु में अन्य हाइड्रॉक्साइड समूहों के संबंध में ग्लूकोसिडिक हाइड्रॉक्साइड के स्थान के आधार पर, चक्रीय पायरानोज़ और फ्यूरानोज़ रूप या तो अल्फा या बीटा हो सकते हैं।

द्वारा भौतिक गुणग्लूकोज एक मीठा स्वाद वाला एक ठोस सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है (इस स्वाद की तीव्रता सुक्रोज के समान है), पानी में अत्यधिक घुलनशील और सुपरसैचुरेटेड घोल ("सिरप") बनाने में सक्षम है। चूंकि ग्लूकोज अणु में असममित कार्बन परमाणु होते हैं (यानी, चार अलग-अलग रेडिकल्स से जुड़े परमाणु), ग्लूकोज समाधान में ऑप्टिकल गतिविधि होती है, इसलिए, डी-ग्लूकोज और एल-ग्लूकोज प्रतिष्ठित होते हैं, जिनकी अलग-अलग जैविक गतिविधि होती है।

जैविक दृष्टिकोण से, योजना के अनुसार ग्लूकोज को आसानी से ऑक्सीकरण करने की क्षमता सबसे महत्वपूर्ण है:

С 6 Н 12 O 6 (ग्लूकोज) → (मध्यवर्ती चरण) → 6СO 2 + 6Н 2 O।

ग्लूकोज एक जैविक रूप से महत्वपूर्ण यौगिक है, क्योंकि यह शरीर द्वारा ऑक्सीकरण के माध्यम से एक सार्वभौमिक पोषक तत्व और ऊर्जा के आसानी से सुलभ स्रोत के रूप में उपयोग किया जाता है।

2. फ्रुक्टोज। यह किटोसिस है, इसका सामान्य सूत्र C6H12O6 है, अर्थात यह ग्लूकोज का एक आइसोमर है, यह ओपन-चेन और चक्रीय रूपों की विशेषता है। सबसे महत्वपूर्ण है बीटा-बी-फ्रुक्टोफ्यूरानोज या बीटा-फ्रुक्टोज शॉर्ट के लिए। सुक्रोज बीटा-फ्रुक्टोज और अल्फा-ग्लूकोज से बनता है। कुछ शर्तों के तहत, आइसोमेराइजेशन प्रतिक्रिया के दौरान फ्रुक्टोज ग्लूकोज में बदल सकता है। फ्रुक्टोज भौतिक गुणों में ग्लूकोज के समान है, लेकिन उससे अधिक मीठा है।

डिसैक्राइड का संक्षिप्त विवरण

डिसैक्राइड मोनोसेकेराइड के समान या अलग-अलग अणुओं के डिकॉन्डेनेशन की प्रतिक्रिया के उत्पाद हैं।

डिसैक्राइड ओलिगोसेकेराइड की किस्मों में से एक हैं (मोनोसेकेराइड अणुओं की एक छोटी संख्या (समान या अलग) उनके अणुओं के निर्माण में शामिल होती है।

डिसैक्राइड का सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि सुक्रोज (चुकंदर या गन्ना चीनी) है। सुक्रोज अल्फा-डी-ग्लूकोपीरेनोज (अल्फा-ग्लूकोज) और बीटा-डी-फ्रुक्टोफ्यूरानोज (बीटा-फ्रुक्टोज) की परस्पर क्रिया का एक उत्पाद है। इसका सामान्य सूत्र C12H22O11 है। सुक्रोज डिसैक्राइड के कई आइसोमर्स में से एक है।

यह एक सफेद क्रिस्टलीय पदार्थ है जो विभिन्न अवस्थाओं में मौजूद होता है: मोटे दाने ("शुगर हेड्स"), महीन-क्रिस्टलीय (दानेदार चीनी), अनाकार (पाउडर चीनी)। यह पानी में अच्छी तरह से घुल जाता है, खासकर गर्म पानी में (की तुलना में गर्म पानी, में सुक्रोज की घुलनशीलता ठंडा पानीअपेक्षाकृत छोटा), इसलिए सुक्रोज "सुपरसैचुरेटेड सॉल्यूशंस" बनाने में सक्षम है - सिरप जो "कैंडिड" हो सकते हैं, यानी फाइन-क्रिस्टलीय सस्पेंशन बनते हैं। सुक्रोज के केंद्रित समाधान विशेष ग्लासी सिस्टम बनाने में सक्षम हैं - कारमेल, जिसका उपयोग मनुष्यों द्वारा कुछ प्रकार की मिठाइयाँ प्राप्त करने के लिए किया जाता है। सुक्रोज एक मीठा पदार्थ है, लेकिन मीठे स्वाद की तीव्रता फ्रुक्टोज की तुलना में कम होती है।

सुक्रोज की सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक संपत्ति इसकी हाइड्रोलाइज करने की क्षमता है, जिसमें अल्फा-ग्लूकोज और बीटा-फ्रुक्टोज बनते हैं, जो कार्बोहाइड्रेट चयापचय प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करते हैं।

मनुष्यों के लिए, सुक्रोज सबसे महत्वपूर्ण खाद्य उत्पादों में से एक है, क्योंकि यह ग्लूकोज का स्रोत है। हालांकि, सुक्रोज का अत्यधिक सेवन हानिकारक है, क्योंकि यह बिगड़ा हुआ कार्बोहाइड्रेट चयापचय की ओर जाता है, जो रोगों की उपस्थिति के साथ होता है: मधुमेह, दंत रोग, मोटापा।

पॉलीसेकेराइड की सामान्य विशेषताएं

पॉलीसेकेराइड को प्राकृतिक बहुलक कहा जाता है, जो मोनोसेकेराइड के पॉलीकंडेंसेशन की प्रतिक्रिया के उत्पाद होते हैं। पॉलीसेकेराइड, पेंटोस, हेक्सोस और अन्य मोनोसेकेराइड के गठन के लिए मोनोमर्स का उपयोग किया जा सकता है। व्यावहारिक रूप से, हेक्सोज पॉलीकंडेंसेशन उत्पाद सबसे महत्वपूर्ण हैं। पॉलीसेकेराइड भी ज्ञात हैं, जिनके अणुओं में चिटिन जैसे नाइट्रोजन परमाणु होते हैं।

हेक्सोज़-आधारित पॉलीसेकेराइड का सामान्य सूत्र (C 6 H 10 O 5) n है। वे पानी में अघुलनशील हैं, जबकि उनमें से कुछ कोलाइडयन समाधान बनाने में सक्षम हैं। इनमें से सबसे महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड हैं विभिन्न किस्मेंवनस्पति और पशु स्टार्च (बाद वाले को ग्लाइकोजन कहा जाता है), साथ ही साथ सेलूलोज़ (फाइबर) की किस्में।

स्टार्च के गुणों और पारिस्थितिक भूमिका की सामान्य विशेषताएं

स्टार्च एक पॉलीसेकेराइड है जो अल्फा-ग्लूकोज (अल्फा-डी-ग्लूकोपीरेनोज) के पॉलीकंडेंसेशन रिएक्शन का एक उत्पाद है। मूल रूप से, वनस्पति और पशु स्टार्च प्रतिष्ठित हैं। पशु स्टार्च को ग्लाइकोजन कहा जाता है। हालांकि, सामान्य तौर पर, स्टार्च के अणुओं की एक सामान्य संरचना होती है, समान रचना, लेकिन स्टार्च के अलग-अलग गुण प्राप्त होते हैं विभिन्न पौधे, कुछ अलग हैं। तो, आलू का स्टार्च मकई के स्टार्च आदि से अलग है, लेकिन स्टार्च की सभी किस्मों में सामान्य गुण होते हैं। ये ठोस, सफेद, महीन क्रिस्टलीय या अक्रिस्टलीय पदार्थ हैं, स्पर्श करने पर "भंगुर", पानी में अघुलनशील, लेकिन अंदर गर्म पानीकोलाइडल घोल बनाने में सक्षम हैं जो ठंडा होने पर भी अपनी स्थिरता बनाए रखते हैं। स्टार्च दोनों सोल (उदाहरण के लिए, तरल जेली) और जैल (उदाहरण के लिए, उच्च स्टार्च सामग्री के साथ तैयार जेली एक जिलेटिनस द्रव्यमान है जिसे चाकू से काटा जा सकता है) बनाता है।

कोलाइडल समाधान बनाने के लिए स्टार्च की क्षमता इसके अणुओं की गोलाकारता से जुड़ी होती है (अणु, जैसा कि यह एक गेंद में लुढ़का हुआ था)। गर्म या गर्म पानी के संपर्क में आने पर, पानी के अणु स्टार्च के अणुओं के घुमावों के बीच घुस जाते हैं, अणु की मात्रा बढ़ जाती है और पदार्थ का घनत्व कम हो जाता है, जिससे स्टार्च अणुओं का कोलाइडल सिस्टम की एक मोबाइल अवस्था विशेषता में संक्रमण हो जाता है। स्टार्च का सामान्य सूत्र है: (सी 6 एच 10 ओ 5) एन, इस पदार्थ के अणुओं की दो किस्में होती हैं, जिनमें से एक को एमाइलोज कहा जाता है (इस अणु में कोई साइड चेन नहीं होती है), और दूसरा एमाइलोपेक्टिन (द) है। अणुओं में साइड चेन होती है जिसमें ऑक्सीजन ब्रिज द्वारा 1 - 6 कार्बन परमाणुओं के माध्यम से कनेक्शन होता है)।

सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक संपत्ति जो स्टार्च की जैविक और पारिस्थितिक भूमिका को निर्धारित करती है, इसकी हाइड्रोलिसिस से गुजरने की क्षमता है, अंततः या तो डिसाकाराइड माल्टोज़ या अल्फा-ग्लूकोज (यह स्टार्च हाइड्रोलिसिस का अंतिम उत्पाद है):

(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + एनएच 2 ओ → एनसी 6 एच 12 ओ 6 (अल्फा-ग्लूकोज)।

प्रक्रिया जीवों में एंजाइमों के एक पूरे समूह की कार्रवाई के तहत होती है। इस प्रक्रिया के कारण, शरीर ग्लूकोज से समृद्ध होता है - सबसे महत्वपूर्ण पोषक यौगिक।

स्टार्च के लिए एक गुणात्मक प्रतिक्रिया आयोडीन के साथ इसकी बातचीत है, जिसमें लाल-बैंगनी रंग होता है। इस प्रतिक्रिया का उपयोग विभिन्न प्रणालियों में स्टार्च का पता लगाने के लिए किया जाता है।

स्टार्च की जैविक और पारिस्थितिक भूमिका काफी बड़ी है। यह पौधों के जीवों में सबसे महत्वपूर्ण भंडारण यौगिकों में से एक है, उदाहरण के लिए, अनाज परिवार के पौधों में। जंतुओं के लिए स्टार्च सबसे महत्वपूर्ण पोषक तत्व है।

सेल्युलोज (फाइबर) के गुणों और पारिस्थितिक और जैविक भूमिका का संक्षिप्त विवरण

सेल्युलोज (फाइबर) एक पॉलीसेकेराइड है, जो बीटा-ग्लूकोज (बीटा-डी-ग्लूकोपीरेनोज) के पॉलीकंडेंसेशन रिएक्शन का एक उत्पाद है। इसका सामान्य सूत्र (सी 6 एच 10 ओ 5) एन है। स्टार्च के विपरीत, सेलूलोज़ अणु सख्ती से रैखिक होते हैं और एक तंतुमय ("फिलामेंटस") संरचना होती है। स्टार्च और सेल्युलोज अणुओं की संरचना में अंतर उनकी जैविक और पारिस्थितिक भूमिकाओं में अंतर की व्याख्या करता है। सेल्युलोज न तो एक रिजर्व है और न ही एक ट्रॉफिक पदार्थ है, क्योंकि यह अधिकांश जीवों द्वारा पचाने में सक्षम नहीं है (अपवाद कुछ प्रकार के बैक्टीरिया हैं जो सेल्यूलोज को हाइड्रोलाइज कर सकते हैं और बीटा-ग्लूकोज को आत्मसात कर सकते हैं)। सेल्युलोज कोलाइडल समाधान बनाने में सक्षम नहीं है, लेकिन यह यांत्रिक रूप से मजबूत फिलामेंटस संरचनाएं बना सकता है जो व्यक्तिगत सेल ऑर्गेनेल और विभिन्न पौधों के ऊतकों की यांत्रिक शक्ति के लिए सुरक्षा प्रदान करता है। स्टार्च की तरह, सेल्यूलोज को कुछ शर्तों के तहत हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है, और इसके हाइड्रोलिसिस का अंतिम उत्पाद बीटा-ग्लूकोज (बीटा-डी-ग्लूकोपीरेनोज) होता है। प्रकृति में, इस प्रक्रिया की भूमिका अपेक्षाकृत छोटी है (लेकिन यह जीवमंडल को सेल्युलोज को "आत्मसात" करने की अनुमति देती है)।

(सी 6 एच 10 ओ 5) एन (फाइबर) + एन (एच 2 ओ) → एन (सी 6 एच 12 ओ 6) (बीटा-ग्लूकोज या बीटा-डी-ग्लूकोपीरेनोज़) (फाइबर के अधूरे हाइड्रोलिसिस के साथ, का गठन एक घुलनशील डिसैकराइड संभव है - सेलोबायोज)।

में स्वाभाविक परिस्थितियांफाइबर (पौधों की मृत्यु के बाद) अपघटन से गुजरता है, जिसके परिणामस्वरूप गठन होता है विभिन्न कनेक्शन. इस प्रक्रिया के कारण ह्यूमस (मिट्टी का एक जैविक घटक) बनता है। विभिन्न प्रकारकोयला (तेल और कोयला विभिन्न जानवरों और पौधों के जीवों के मृत अवशेषों से अनुपस्थिति में बनता है, अर्थात अवायवीय परिस्थितियों में, कार्बोहाइड्रेट सहित कार्बनिक पदार्थों का पूरा परिसर उनके गठन में भाग लेता है)।

फाइबर की पारिस्थितिक और जैविक भूमिका यह है कि यह है: ए) सुरक्षात्मक; बी) यांत्रिक; c) एक फॉर्मेटिव कंपाउंड (कुछ बैक्टीरिया के लिए यह एक ट्रॉफिक फंक्शन करता है)। पौधों के जीवों के मृत अवशेष कुछ जीवों के लिए एक सब्सट्रेट हैं - कीड़े, कवक, विभिन्न सूक्ष्मजीव।

कार्बोहाइड्रेट की पारिस्थितिक और जैविक भूमिका का संक्षिप्त विवरण

कार्बोहाइड्रेट की विशेषताओं से संबंधित उपरोक्त सामग्री को सारांशित करते हुए, हम उनकी पारिस्थितिक और जैविक भूमिका के बारे में निम्नलिखित निष्कर्ष निकाल सकते हैं।

1. वे इस तथ्य के कारण कोशिकाओं और शरीर दोनों में एक निर्माण कार्य करते हैं कि वे उन संरचनाओं का हिस्सा हैं जो कोशिकाओं और ऊतकों का निर्माण करते हैं (यह विशेष रूप से पौधों और कवक के लिए सच है), उदाहरण के लिए, कोशिका झिल्ली, विभिन्न झिल्लियों आदि। इसके अलावा, कार्बोहाइड्रेट जैविक रूप से आवश्यक पदार्थों के निर्माण में शामिल होते हैं जो कई संरचनाएं बनाते हैं, उदाहरण के लिए, न्यूक्लिक एसिड के निर्माण में जो गुणसूत्रों का आधार बनाते हैं; कार्बोहाइड्रेट जटिल प्रोटीन का हिस्सा हैं - ग्लाइकोप्रोटीन, जो सेलुलर संरचनाओं और अंतरकोशिकीय पदार्थों के निर्माण में विशेष महत्व रखते हैं।

2. कार्बोहाइड्रेट का सबसे महत्वपूर्ण कार्य ट्रॉफिक फ़ंक्शन है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि उनमें से कई हेटरोट्रॉफ़िक जीवों (ग्लूकोज़, फ्रुक्टोज़, स्टार्च, सुक्रोज़, माल्टोज़, लैक्टोज़, आदि) के खाद्य उत्पाद हैं। ये पदार्थ, अन्य यौगिकों के साथ मिलकर, मनुष्यों द्वारा उपयोग किए जाने वाले खाद्य उत्पाद बनाते हैं (विभिन्न अनाज, व्यक्तिगत पौधों के फल और बीज, जिनमें उनकी संरचना में कार्बोहाइड्रेट शामिल हैं, पक्षियों के लिए भोजन हैं, और मोनोसेकेराइड, विभिन्न परिवर्तनों के चक्र में प्रवेश करते हैं, योगदान करते हैं दोनों अपने स्वयं के कार्बोहाइड्रेट के गठन के लिए, किसी दिए गए जीव के लिए विशेषता, और अन्य ऑर्गेनो-बायोकेमिकल यौगिकों (वसा, अमीनो एसिड (लेकिन उनके प्रोटीन नहीं), न्यूक्लिक एसिड, आदि)।

3. कार्बोहाइड्रेट भी एक ऊर्जा समारोह की विशेषता है, जिसमें यह तथ्य शामिल है कि मोनोसैकराइड (विशेष रूप से ग्लूकोज) जीवों में आसानी से ऑक्सीकृत होते हैं (ऑक्सीकरण का अंतिम उत्पाद सीओ 2 और एच 2 ओ है), जबकि ऊर्जा की एक बड़ी मात्रा है जारी, एटीपी के संश्लेषण के साथ।

4. उनके पास एक सुरक्षात्मक कार्य भी होता है, जिसमें इस तथ्य को शामिल किया जाता है कि संरचनाएं (और सेल में कुछ ऑर्गेनेल) कार्बोहाइड्रेट से उत्पन्न होती हैं जो या तो सेल या शरीर को पूरी तरह से विभिन्न नुकसानों से बचाती हैं, जिसमें यांत्रिक भी शामिल हैं (उदाहरण के लिए, चिटिनस कवर) बाहरी कंकाल, पौधों की कोशिका झिल्लियों और कई कवक, जिनमें सेल्युलोज, आदि शामिल हैं) बनाने वाले कीड़ों की।

5. बड़ी भूमिकाकार्बोहाइड्रेट के यांत्रिक और आकार देने के कार्यों को निभाएं, जो शरीर को एक निश्चित आकार देने और उन्हें यांत्रिक रूप से मजबूत बनाने के लिए या तो कार्बोहाइड्रेट द्वारा या अन्य यौगिकों के संयोजन में बनाई गई संरचनाओं की क्षमता है; इस प्रकार, जाइलम के यांत्रिक ऊतक और वाहिकाओं की कोशिका झिल्लियां वुडी, झाड़ीदार और का एक फ्रेम (आंतरिक कंकाल) बनाती हैं। घास के पौधे, चिटिन कीड़ों आदि के बाहरी कंकाल का निर्माण करता है।

एक विषमपोषी जीव (मानव शरीर के उदाहरण पर) में कार्बोहाइड्रेट चयापचय का संक्षिप्त विवरण

चयापचय प्रक्रियाओं को समझने में एक महत्वपूर्ण भूमिका उन परिवर्तनों के ज्ञान द्वारा निभाई जाती है जो कार्बोहाइड्रेट हेटरोट्रॉफ़िक जीवों से गुजरते हैं। मानव शरीर में, इस प्रक्रिया को निम्नलिखित योजनाबद्ध विवरण द्वारा दर्शाया गया है।

भोजन में मौजूद कार्बोहाइड्रेट मुंह के रास्ते शरीर में प्रवेश करते हैं। पाचन तंत्र में मोनोसेकेराइड व्यावहारिक रूप से परिवर्तनों से नहीं गुजरते हैं, डिसैकराइड को मोनोसेकेराइड में हाइड्रोलाइज़ किया जाता है, और पॉलीसेकेराइड में काफी महत्वपूर्ण परिवर्तन होते हैं (यह उन पॉलीसेकेराइड पर लागू होता है जो शरीर द्वारा उपभोग किए जाते हैं, और कार्बोहाइड्रेट जो खाद्य पदार्थ नहीं हैं, उदाहरण के लिए, सेलूलोज़, कुछ पेक्टिन, मल में उत्सर्जित होते हैं)।

में मुंहभोजन कुचला जाता है और समरूप होता है (प्रवेश करने से पहले यह अधिक सजातीय हो जाता है)। लार ग्रंथियों द्वारा स्रावित लार से भोजन प्रभावित होता है। इसमें टायलिन होता है और पर्यावरण की एक क्षारीय प्रतिक्रिया होती है, जिसके कारण पॉलीसेकेराइड का प्राथमिक हाइड्रोलिसिस शुरू होता है, जिससे ओलिगोसेकेराइड (एक छोटे एन मान वाले कार्बोहाइड्रेट) का निर्माण होता है।

स्टार्च का एक हिस्सा डिसैकराइड में भी बदल सकता है, जिसे लंबे समय तक रोटी चबाने से देखा जा सकता है (खट्टी काली रोटी मीठी हो जाती है)।

चबाया हुआ भोजन, बड़े पैमाने पर लार के साथ इलाज किया जाता है और दांतों से कुचला जाता है, अन्नप्रणाली के माध्यम से भोजन के बोलस के रूप में पेट में प्रवेश करता है, जहां यह उजागर होता है आमाशय रसएंजाइम युक्त पर्यावरण की एक अम्लीय प्रतिक्रिया के साथ जो प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड पर कार्य करते हैं। पेट में कार्बोहाइड्रेट के साथ लगभग कुछ भी नहीं होता है।

फिर भोजन दलिया ग्रहणी से शुरू होकर आंत (छोटी आंत) के पहले खंड में प्रवेश करता है। यह अग्नाशयी रस (अग्नाशयी स्राव) प्राप्त करता है, जिसमें एंजाइमों का एक जटिल होता है जो कार्बोहाइड्रेट के पाचन को बढ़ावा देता है। कार्बोहाइड्रेट मोनोसेकेराइड में परिवर्तित हो जाते हैं, जो पानी में घुलनशील और शोषक होते हैं। आहार कार्बोहाइड्रेट अंत में छोटी आंत में पच जाते हैं, और जिस हिस्से में विली होते हैं, वे रक्तप्रवाह में अवशोषित हो जाते हैं और संचार प्रणाली में प्रवेश करते हैं।

रक्त प्रवाह के साथ, मोनोसेकेराइड को शरीर के विभिन्न ऊतकों और कोशिकाओं में ले जाया जाता है, लेकिन पहले सारा रक्त यकृत से होकर गुजरता है (जहां इसे हानिकारक चयापचय उत्पादों से साफ किया जाता है)। रक्त में, मोनोसेकेराइड मुख्य रूप से अल्फा-ग्लूकोज के रूप में मौजूद होते हैं (लेकिन अन्य हेक्सोज आइसोमर्स, जैसे फ्रुक्टोज भी संभव हैं)।

यदि रक्त शर्करा सामान्य से कम है, तो यकृत में निहित ग्लाइकोजन का हिस्सा ग्लूकोज में हाइड्रोलाइज्ड हो जाता है। कार्बोहाइड्रेट की अधिकता की विशेषता है गंभीर रोगमानव मधुमेह।

रक्त से, मोनोसेकेराइड कोशिकाओं में प्रवेश करते हैं, जहां उनमें से अधिकांश ऑक्सीकरण (माइटोकॉन्ड्रिया में) पर खर्च किए जाते हैं, जिसमें एटीपी को संश्लेषित किया जाता है, जिसमें शरीर के लिए "सुविधाजनक" रूप में ऊर्जा होती है। एटीपी विभिन्न प्रक्रियाओं पर खर्च किया जाता है जिसमें ऊर्जा की आवश्यकता होती है (शरीर द्वारा आवश्यक पदार्थों का संश्लेषण, शारीरिक और अन्य प्रक्रियाओं का कार्यान्वयन)।

भोजन में कार्बोहाइड्रेट का हिस्सा किसी दिए गए जीव के कार्बोहाइड्रेट को संश्लेषित करने के लिए उपयोग किया जाता है, जो कोशिका संरचनाओं के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं, या यौगिकों के अन्य वर्गों के पदार्थों के निर्माण के लिए आवश्यक होते हैं (इस प्रकार वसा, न्यूक्लिक एसिड, आदि)। कार्बोहाइड्रेट से प्राप्त किया जा सकता है)। कार्बोहाइड्रेट की वसा में बदलने की क्षमता मोटापे के कारणों में से एक है - एक ऐसी बीमारी जिसमें अन्य बीमारियों का एक जटिल शामिल है।

इसलिए, अतिरिक्त कार्बोहाइड्रेट का सेवन मानव शरीर के लिए हानिकारक है, जिसे संतुलित आहार का आयोजन करते समय ध्यान में रखा जाना चाहिए।

पौधों के जीवों में जो स्वपोषी होते हैं, कार्बोहाइड्रेट चयापचय कुछ अलग होता है। कार्बोहाइड्रेट (मोनोसुगर) सौर ऊर्जा का उपयोग करके कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से स्वयं शरीर द्वारा संश्लेषित होते हैं। डाय-, ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड को मोनोसेकेराइड से संश्लेषित किया जाता है। मोनोसेकेराइड का हिस्सा न्यूक्लिक एसिड के संश्लेषण में शामिल है। पादप जीव ऑक्सीकरण के लिए श्वसन की प्रक्रियाओं में एक निश्चित मात्रा में मोनोसेकेराइड (ग्लूकोज) का उपयोग करते हैं, जिसमें (विषमपोषी जीवों के रूप में) एटीपी संश्लेषित होता है।

, इसकी उत्पत्ति के आधार पर, इसमें 70-80% चीनी होती है इसके अलावा, मानव शरीर द्वारा खराब सुपाच्य कार्बोहाइड्रेट समूह से जुड़ा होता हैफाइबर और पेक्टिन।

सभी मानव उपभोग का पोषक तत्त्वकार्बोहाइड्रेट निस्संदेह ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं। औसतन, वे दैनिक कैलोरी सेवन का 50 से 70% हिस्सा खाते हैं। इस तथ्य के बावजूद कि एक व्यक्ति वसा और प्रोटीन की तुलना में बहुत अधिक कार्बोहाइड्रेट का सेवन करता है, शरीर में उनके भंडार छोटे होते हैं। इसका मतलब यह है कि शरीर को इनकी आपूर्ति नियमित होनी चाहिए।

काफी हद तक कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता शरीर के ऊर्जा व्यय पर निर्भर करती है। औसतन, मुख्य रूप से मानसिक या हल्के शारीरिक श्रम में लगे एक वयस्क पुरुष में, कार्बोहाइड्रेट की दैनिक आवश्यकता 300 से 500 ग्राम तक होती है। शारीरिक श्रमिकों और एथलीटों में, यह बहुत अधिक है। प्रोटीन और कुछ हद तक वसा के विपरीत, आहार में कार्बोहाइड्रेट की मात्रा स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचाए बिना काफी कम की जा सकती है।जो लोग अपना वजन कम करना चाहते हैं उन्हें इस पर ध्यान देना चाहिए: कार्बोहाइड्रेट मुख्य रूप से एनर्जी वैल्यू हैं। जब शरीर में 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट का ऑक्सीकरण होता है, तो 4.0 - 4.2 किलो कैलोरी निकलती है। इसलिए, उनके खर्च पर कैलोरी सेवन को नियंत्रित करना सबसे आसान है।

कार्बोहाइड्रेट(सैकराइड्स) - साधारण नामप्राकृतिक कार्बनिक यौगिकों का बड़ा वर्ग। मोनोसेकेराइड का सामान्य सूत्र C n (H 2 O) n के रूप में लिखा जा सकता है। जीवित जीवों में, 5 (पेंटोज़) और 6 (हेक्सोज़) कार्बन परमाणुओं वाली शर्करा सबसे आम हैं।

कार्बोहाइड्रेट समूहों में विभाजित हैं:

सरल कार्बोहाइड्रेट पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं और हरे पौधों में संश्लेषित होते हैं। कोशिका में छोटे अणुओं के अतिरिक्त बड़े भी पाए जाते हैं, ये बहुलक होते हैं। पॉलिमर जटिल अणु होते हैं जो एक दूसरे से जुड़ी अलग-अलग "इकाइयों" से बने होते हैं। ऐसे "लिंक्स" को मोनोमर्स कहा जाता है। स्टार्च, सेलूलोज़ और चिटिन जैसे पदार्थ पॉलीसेकेराइड - जैविक बहुलक हैं।

मोनोसेकेराइड में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज शामिल होते हैं, जो फलों और जामुनों में मिठास जोड़ते हैं। खाद्य शर्करा सुक्रोज सहसंयोजक ग्लूकोज और फ्रुक्टोज से जुड़े होते हैं। सुक्रोज जैसे यौगिकों को डाइसैकराइड कहा जाता है। पॉली-, डि- और मोनोसेकेराइड को सामूहिक रूप से कार्बोहाइड्रेट कहा जाता है। कार्बोहाइड्रेट यौगिक होते हैं जिनमें विविध और अक्सर पूरी तरह से अलग गुण होते हैं।

मेज: विभिन्न प्रकार के कार्बोहाइड्रेट और उनके गुण।

कार्बोहाइड्रेट का समूह	कार्बोहाइड्रेट के उदाहरण	वे कहाँ मिलते हैं	गुण
मोनोसुगर	राइबोज़	शाही सेना
	डीऑक्सीराइबोस	डीएनए
	ग्लूकोज	चुकंदर
	फ्रुक्टोज	फल, शहद
	गैलेक्टोज	दूध लैक्टोज की संरचना
oligosaccharides	माल्टोज़	माल्ट चीनी	स्वाद में मीठा, पानी में घुलनशील, क्रिस्टलीय,
	सुक्रोज	गन्ना की चीनी
	लैक्टोज	दूध में चीनी
पॉलीसेकेराइड (रैखिक या शाखित मोनोसैकराइड से निर्मित)	स्टार्च	सब्जी भंडारण कार्बोहाइड्रेट	मीठा नहीं है सफेद रंग, पानी में न घोलें।
	ग्लाइकोजन	जिगर और मांसपेशियों में रिजर्व पशु स्टार्च
	फाइबर (सेलूलोज़)
	काइटिन
	मुरीन	पानी . कई मानव कोशिकाओं (उदाहरण के लिए, मस्तिष्क और मांसपेशियों की कोशिकाओं) के लिए, रक्त द्वारा लाया गया ग्लूकोज ऊर्जा के मुख्य स्रोत के रूप में कार्य करता है। स्टार्च और पशु कोशिकाओं का एक समान पदार्थ - ग्लाइकोजन - ग्लूकोज पॉलिमर हैं, वे इसे अंदर जमा करने का काम करते हैं कोश। 2. संरचनात्मक कार्य,अर्थात्, वे विभिन्न कोशिकीय संरचनाओं के निर्माण में भाग लेते हैं। बहुशर्करा सेल्यूलोजकठोरता और कठोरता की विशेषता वाले पौधों की कोशिकाओं की कोशिका भित्ति बनाता है, यह लकड़ी के मुख्य घटकों में से एक है। अन्य घटक हेमिकेलुलोज हैं, जो पॉलीसेकेराइड से भी संबंधित हैं, और लिग्निन (इसमें गैर-कार्बोहाइड्रेट प्रकृति है)। काइटिनसंरचनात्मक कार्य भी करता है। चिटिन सहायक और सुरक्षात्मक कार्य करता है। अधिकांश जीवाणुओं की कोशिका भित्ति में शामिल होते हैं म्यूरिन पेप्टिडोग्लाइकन- इस यौगिक की संरचना में मोनोसेकेराइड और अमीनो एसिड दोनों के अवशेष शामिल हैं। 3. कार्बोहाइड्रेट एक सुरक्षात्मक भूमिका निभाते हैं पौधों में (कोशिका की दीवार, मृत कोशिकाओं की कोशिका भित्ति से मिलकर, सुरक्षात्मक संरचनाएं - स्पाइक्स, रीढ़, आदि)। ग्लूकोज का सामान्य सूत्र C6H12O6 है, यह एक एल्डिहाइड अल्कोहल है। ग्लूकोज कई फलों, पौधों के रस और फूलों के अमृत के साथ-साथ मनुष्यों और जानवरों के रक्त में पाया जाता है। रक्त में ग्लूकोज की मात्रा एक निश्चित स्तर (0.65-1.1 ग्राम प्रति लीटर) पर बनी रहती है।यदि इसे कृत्रिम रूप से कम किया जाता है, तो मस्तिष्क की कोशिकाएं तीव्र भुखमरी का अनुभव करने लगती हैं, जिसके परिणामस्वरूप बेहोशी, कोमा और मृत्यु भी हो सकती है। रक्त शर्करा में दीर्घकालिक वृद्धि भी बिल्कुल उपयोगी नहीं है: उसी समय, मधुमेह विकसित होता है। स्तनधारी, मनुष्यों सहित, कुछ अमीनो एसिड और ग्लूकोज के ब्रेकडाउन उत्पादों जैसे लैक्टिक एसिड से ग्लूकोज को संश्लेषित कर सकते हैं। पौधों और रोगाणुओं के विपरीत, वे नहीं जानते कि फैटी एसिड से ग्लूकोज कैसे प्राप्त करें। पदार्थों का अंतर्संबंध। अतिरिक्त प्रोटीन ------ कार्बोहाइड्रेट अतिरिक्त वसा -------------- कार्बोहाइड्रेट

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 साथ 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

"एक ही समय में परिचय के रूप में कार्बनिक रसायन विज्ञानग्लूकोज और अन्य मोनोसेकेराइड की संरचना के बारे में विचारों के रूप में पॉलीहाइड्रॉक्सी एल्डिहाइड या पॉलीहाइड्रॉक्सी केटोन्स को ओपन-चेन फ़ार्मुलों द्वारा वर्णित किया गया, कार्बोहाइड्रेट के रसायन विज्ञान में ऐसे तथ्य जमा होने लगे जिन्हें ऐसी संरचनाओं के दृष्टिकोण से समझाना मुश्किल था। 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 समाधानलिटमस के लिए एक तटस्थ प्रतिक्रिया है। 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 (गठन एस्टर).

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 भी कुछ की विशेषता है विशिष्ट गुण- किण्वन प्रक्रियाएं। 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 पर 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 है सफेद पाउडर, ठंडे पानी में अघुलनशील छोटे अनाज से मिलकर। स्टार्च प्रसंस्करण करते समय गर्म पानीदो अंशों को अलग करना संभव है: एक अंश गर्म पानी में घुलनशील और एमाइलोज पॉलीसेकेराइड से युक्त होता है, और एक अंश जो केवल गर्म पानी में एक पेस्ट के गठन के साथ 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।

में खाद्य उद्योगस्टार्च का उपयोग सॉसेज, कन्फेक्शनरी और पाक उत्पादों के उत्पादन में 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, सेलूलोज़ एसीटेट को डिक्लोरोमेथेन और इथेनॉल के मिश्रण में भंग कर दिया जाता है, और इस समाधान को स्पिनरसेट्स के माध्यम से गर्म हवा की धारा में मजबूर किया जाता है। 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। पेपर है पतली परतफाइबर फाइबर, चिपके और एक विशेष पेपर मशीन पर दबाए गए।

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

कार्बोहाइड्रेट्स में से एक हैं आवश्यक तत्वमानव शरीर की इष्टतम स्थिति को बनाए रखने के लिए आवश्यक है। ये ऊर्जा के मुख्य आपूर्तिकर्ता हैं, जिनमें कार्बन, हाइड्रोजन और ऑक्सीजन शामिल हैं। वे मुख्य रूप से पादप उत्पादों में पाए जाते हैं, जैसे कि शक्कर, पके हुए माल, साबुत अनाज और अनाज, आलू, फाइबर (सब्जियाँ, फल)। यह मान लेना गलत है कि डेयरी और अन्य मुख्य रूप से प्रोटीन उत्पादों में कार्बोहाइड्रेट नहीं होता है। उदाहरण के लिए, दूध में कार्बोहाइड्रेट भी होता है। वे दूध चीनी - लैक्टोज हैं। इस लेख से, आप जानेंगे कि कार्बोहाइड्रेट को किन समूहों में विभाजित किया गया है, उदाहरण और इन कार्बोहाइड्रेट के बीच अंतर, और आप यह भी समझ पाएंगे कि उनकी आवश्यक दैनिक खपत की गणना कैसे करें।

कार्बोहाइड्रेट के मुख्य समूह

तो, अब आइए जानें कि कार्बोहाइड्रेट किस समूह में विभाजित हैं। विशेषज्ञ कार्बोहाइड्रेट के 3 मुख्य समूहों को अलग करते हैं: मोनोसेकेराइड, डिसैकराइड और पॉलीसेकेराइड। उनके अंतर को समझने के लिए, प्रत्येक समूह पर अधिक विस्तार से विचार करें।

• मोनोसेकेराइड भी सरल शर्करा हैं। ये (ग्लूकोज), फ्रूट शुगर (फ्रुक्टोज) आदि में बड़ी मात्रा में पाए जाते हैं। मोनोसुगर पूरी तरह से तरल में घुलनशील होते हैं, जो इसे बाद में मीठा स्वाद देते हैं।
• डिसाकार्इड्स कार्बोहाइड्रेट का एक समूह है जो दो मोनोसेकेराइड में टूट जाता है। ये पानी में पूरी तरह से घुल भी जाते हैं और इनका स्वाद मीठा होता है।
• पॉलीसेकेराइड अंतिम समूह हैं, जो तरल पदार्थों में अघुलनशील होते हैं, एक स्पष्ट स्वाद नहीं होता है और इसमें कई मोनोसेकेराइड होते हैं। सीधे शब्दों में कहें, ये ग्लूकोज पॉलिमर हैं: हम सभी स्टार्च सेल्यूलोज (प्लांट सेल वॉल), ग्लाइकोजन (फंगस के आरक्षित कार्बोहाइड्रेट, साथ ही जानवरों), चिटिन, पेप्टिडोग्लाइकन (म्यूरिन) को जानते हैं।

मानव शरीर को कार्बोहाइड्रेट के किस समूह की सबसे अधिक आवश्यकता होती है?

कार्बोहाइड्रेट को किस समूह में विभाजित किया गया है, इस सवाल पर विचार करते हुए, यह ध्यान देने योग्य है कि उनमें से अधिकांश पौधे उत्पादों में निहित हैं। इनमें भारी मात्रा में विटामिन और होते हैं पोषक तत्त्वइसलिए, स्वस्थ और सक्रिय जीवन शैली का नेतृत्व करने वाले प्रत्येक व्यक्ति के दैनिक आहार में कार्बोहाइड्रेट मौजूद होना चाहिए। शरीर को इन पदार्थों को प्रदान करने के लिए जितना संभव हो उतना अनाज (अनाज, रोटी, रोटी, आदि), सब्जियां और फलों का सेवन करना आवश्यक है।

ग्लूकोज, यानी नियमित चीनी मनुष्यों के लिए विशेष रूप से उपयोगी घटक है, क्योंकि इसका मानसिक गतिविधि पर लाभकारी प्रभाव पड़ता है। पाचन के दौरान ये शर्करा लगभग तुरंत रक्त में अवशोषित हो जाती है, जो इंसुलिन के स्तर को बढ़ाने में मदद करती है। इस समय, व्यक्ति आनंद और उत्साह का अनुभव करता है, इसलिए चीनी को एक ऐसी दवा माना जाता है, जिसका अधिक मात्रा में सेवन करने से लत लग जाती है और समग्र स्वास्थ्य पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। इसीलिए शरीर में चीनी के सेवन को नियंत्रित किया जाना चाहिए, लेकिन इसे पूरी तरह से नहीं छोड़ा जा सकता, क्योंकि यह ग्लूकोज है जो ऊर्जा का एक आरक्षित स्रोत है। शरीर में, यह ग्लाइकोजन में बदल जाता है और यकृत और मांसपेशियों में जमा हो जाता है। ग्लाइकोजन के टूटने के समय, मांसपेशियों का काम किया जाता है, इसलिए शरीर में इसकी इष्टतम मात्रा को लगातार बनाए रखना आवश्यक है।

कार्बोहाइड्रेट के उपयोग के लिए मानदंड

चूँकि कार्बोहाइड्रेट के सभी समूहों का अपना होता है विशेषणिक विशेषताएं, उनका सेवन स्पष्ट रूप से किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, पॉलीसेकेराइड, मोनोसेकेराइड के विपरीत, बड़ी मात्रा में शरीर में प्रवेश करना चाहिए। आधुनिक पोषण मानकों के अनुसार, कार्बोहाइड्रेट को दैनिक आहार का आधा हिस्सा बनाना चाहिए, अर्थात। लगभग 50% - 60%।

जीवन के लिए आवश्यक कार्बोहाइड्रेट की मात्रा की गणना

लोगों के प्रत्येक समूह को एक अलग मात्रा में ऊर्जा की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, 1 से 12 महीने की उम्र के बच्चों के लिए, कार्बोहाइड्रेट की शारीरिक आवश्यकता 13 ग्राम प्रति किलोग्राम वजन से होती है, जबकि हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि बच्चे के आहार में मौजूद कार्बोहाइड्रेट को किन समूहों में बांटा गया है। 18 से 30 वर्ष के वयस्कों के लिए दैनिक दरगतिविधि के आधार पर कार्बोहाइड्रेट भिन्न होते हैं। तो, मानसिक कार्य में लगे पुरुषों और महिलाओं के लिए, खपत दर लगभग 5 ग्राम प्रति 1 किलोग्राम वजन है। इसलिए, शरीर के सामान्य वजन पर, एक स्वस्थ व्यक्ति को प्रतिदिन लगभग 300 ग्राम कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता होती है। यह आंकड़ा लिंग के अनुसार भी भिन्न होता है। यदि कोई व्यक्ति मुख्य रूप से भारी शारीरिक श्रम या खेलकूद में लगा हुआ है, तो कार्बोहाइड्रेट की दर की गणना करते समय निम्न सूत्र का उपयोग किया जाता है: 8 ग्राम प्रति 1 किलोग्राम सामान्य वज़न. इसके अलावा, इस मामले में, यह भी ध्यान में रखा जाता है कि भोजन के साथ आपूर्ति किए जाने वाले कार्बोहाइड्रेट को किस समूह में बांटा गया है। उपरोक्त सूत्र आपको मुख्य रूप से जटिल कार्बोहाइड्रेट - पॉलीसेकेराइड की मात्रा की गणना करने की अनुमति देते हैं।

लोगों के विशिष्ट समूहों के लिए अनुमानित चीनी का सेवन

जहाँ तक चीनी का सवाल है, शुद्ध फ़ॉर्मयह सुक्रोज (ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अणु) है। एक वयस्क के लिए, प्रति दिन खपत कैलोरी की संख्या से केवल 10% चीनी को इष्टतम माना जाता है। सटीक होने के लिए, वयस्क महिलाओं को प्रति दिन लगभग 35-45 ग्राम शुद्ध चीनी की आवश्यकता होती है, जबकि पुरुषों का आंकड़ा अधिक होता है - 45-50 ग्राम। शारीरिक श्रम में सक्रिय रूप से लगे लोगों के लिए सुक्रोज की सामान्य मात्रा 75 से 105 ग्राम तक होती है। ये आंकड़े किसी व्यक्ति को गतिविधियों को पूरा करने और ताकत और ऊर्जा में गिरावट का अनुभव नहीं करने देंगे। आहार फाइबर (फाइबर) के रूप में, लिंग, आयु, वजन और गतिविधि स्तर (कम से कम 20 ग्राम) को ध्यान में रखते हुए, उनकी मात्रा भी व्यक्तिगत रूप से निर्धारित की जानी चाहिए।

इस प्रकार, यह निर्धारित करने के बाद कि कौन से तीन समूहों में कार्बोहाइड्रेट विभाजित हैं और शरीर में महत्व को समझते हुए, प्रत्येक व्यक्ति स्वतंत्र रूप से उनकी गणना करने में सक्षम होगा। आवश्यक राशिजीवन और सामान्य प्रदर्शन के लिए।