1. Состав и строение жиров

Со­став и стро­е­ние жиров

Жиры – это слож­ные эфиры гли­це­ри­на и выс­ших жир­ных кар­бо­но­вых кис­лот. Общая фор­му­ла жиров вы­гля­дит сле­ду­ю­щим об­ра­зом:

Твер­дые жиры об­ра­зо­ва­ны пре­иму­ще­ствен­но выс­ши­ми пре­дель­ны­ми кар­бо­но­вы­ми кис­ло­та­ми – сте­а­ри­но­вой С₁₇Н₃₅СООН, паль­ми­ти­но­вой С₁₅Н₃₁СООН и неко­то­ры­ми дру­ги­ми.

Жид­кие жиры об­ра­зо­ва­ны выс­ши­ми непре­дель­ны­ми кар­бо­но­вы­ми кис­ло­та­ми – оле­и­но­вой С₁₇Н₃₅СООН, ли­но­ле­вой С₁₇Н₃₁СООН и ли­но­ле­но­вой С₁₇Н₂₉СООН. На­зва­ния жиров об­ра­зу­ют­ся при­бав­ле­ни­ем окон­ча­ния -ат. На­при­мер, три­сте­а­рат, три­паль­ми­ат.

В за­ви­си­мо­сти от про­ис­хож­де­ния жиры делят на жи­вот­ные и рас­ти­тель­ные (см. Рис. 1).

Рис. 1. Жи­вот­ные и рас­ти­тель­ные жиры

Жиры жи­вот­но­го про­ис­хож­де­ния твер­дые. Ис­клю­че­ни­ем яв­ля­ет­ся рыбий жир. Жиры рас­ти­тель­но­го про­ис­хож­де­ния жид­кие. Их на­зы­ва­ют мас­ла­ми. Ис­клю­че­ни­ем яв­ля­ет­ся ко­ко­со­вое масло.

2. Углеводы

Уг­ле­во­ды

Уг­ле­во­ды ис­поль­зу­ют­ся с глу­бо­кой древ­но­сти. Самым пер­вым уг­ле­во­дом (точ­нее, сме­сью уг­ле­во­дов), с ко­то­рым по­зна­ко­мил­ся че­ло­век, был мед. Крах­мал был из­ве­стен еще древним гре­кам. Ро­ди­ной са­хар­но­го трост­ни­ка яв­ля­ет­ся се­ве­ро-за­пад­ная Индия – Бен­га­лия. Ев­ро­пей­цы по­зна­ко­ми­лись с трост­ни­ко­вым са­ха­ром бла­го­да­ря по­хо­дам Алек­сандра Ма­ке­дон­ско­го в 327 г. до н.э. Свек­ло­вич­ный сахар в чи­стом виде был от­крыт лишь в 1747 г. немец­ким хи­ми­ком А. Марг­гра­фом. Цел­лю­ло­за, как со­став­ная часть дре­ве­си­ны, ис­поль­зу­ет­ся с глу­бо­кой древ­но­сти.

На­зва­ние «уг­ле­во­ды» воз­ник­ло в связи с тем, что хи­ми­че­ский со­став боль­шин­ства со­еди­не­ний этого клас­са вы­ра­жа­ет­ся общей фор­му­лой С_n(Н₂О) _m. Но ока­за­лось, что такое на­зва­ние яв­ля­ет­ся неточ­ным, по­то­му что были най­де­ны уг­ле­во­ды, со­став ко­то­рых не от­ве­ча­ет этой фор­му­ле.

3. Глюкоза

Глю­ко­за. Фор­му­ла глю­ко­зы – С₆Н₁₂О_{6 .}Она от­но­сит­ся к мо­но­са­ха­ри­дам. Это бес­цвет­ное кри­стал­ли­че­ское ве­ще­ство, хо­ро­шо рас­тво­ри­мое в воде. Ее ино­гда на­зы­ва­ют ви­но­град­ным са­ха­ром: она со­дер­жит­ся в фрук­тах, меде, а в очень малом ко­ли­че­стве – в крови че­ло­ве­ка и жи­вот­ных. В мо­ле­ку­ле глю­ко­зы име­ют­ся раз­лич­ные функ­ци­о­наль­ные груп­пы. Она про­яв­ля­ет свой­ства как аль­де­ги­дов, так и мно­го­атом­ных спир­тов. Уста­нов­ле­но, что у тре­тье­го атома уг­ле­ро­да груп­па ОН рас­по­ло­же­на иначе, чем у дру­гих ато­мов С, и рас­про­стра­нен­ное стро­е­ние глю­ко­зы вы­гля­дит так:

Важ­ным хи­ми­че­ским свой­ством глю­ко­зы яв­ля­ет­ся ее бро­же­ние под дей­стви­ем фер­мен­тов, вы­ра­ба­ты­ва­е­мых мик­ро­ор­га­низ­ма­ми. Спир­то­вое бро­же­ние идет под дей­стви­ем фер­мен­та дрож­жей. Слож­ный хи­мизм этого про­цес­са сум­мар­но вы­ра­жа­ет­ся урав­не­ни­ем:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂↑

Глю­ко­за – необ­хо­ди­мый ком­по­нент пищи, один из глав­ных участ­ни­ков об­ме­на ве­ществ в ор­га­низ­ме. Она очень пи­та­тель­на и легко усва­и­ва­ет­ся. При ее окис­ле­нии вы­де­ля­ет­ся боль­ше трети ис­поль­зу­е­мой в ор­га­низ­ме энер­гии. Ре­сурс – жиры, но роль жиров и глю­ко­зы в энер­ге­ти­ке раз­ных ор­га­нов раз­лич­на. Серд­це в ка­че­стве топ­ли­ва ис­поль­зу­ет жир­ные кис­ло­ты. Ске­лет­ным мыш­цам глю­ко­за нужна для «за­пус­ка», а вот нерв­ные клет­ки, в том числе и клет­ки го­лов­но­го мозга, ра­бо­та­ют толь­ко на глю­ко­зе. Их по­треб­ность со­став­ля­ет 20-30% вы­ра­ба­ты­ва­е­мой энер­гии. Нерв­ным клет­кам энер­гия нужна каж­дую се­кун­ду.

4. Сахароза

Са­ха­ро­за. Са­ха­ро­за – со­еди­не­ние, из­вест­ное каж­до­му, как обыч­ный сахар. Ее фор­му­ла– С₁₂Н₂₂О₁₁. Она от­но­сит­ся к ди­са­ха­ри­дам. Са­ха­ро­за может не толь­ко рас­тво­рять­ся в воде, но и вза­и­мо­дей­ство­вать с ней под воз­дей­стви­ем фер­мен­тов или кис­лот.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆  + С₆Н₁₂О₆

Об­ра­зу­ют­ся глю­ко­за и фрук­то­за. Фрук­то­за яв­ля­ет­ся изо­ме­ром глю­ко­зы.

5. Применение отдельных представителей

Крах­мал и цел­лю­ло­за. Крах­мал и цел­лю­ло­за от­но­сят­ся к по­ли­са­ха­ри­дам. Они яв­ля­ют­ся при­род­ны­ми по­ли­ме­ра­ми. Их мо­ле­ку­лы со­сто­ят из сотен и тысяч групп ато­мов (C₆H₁₀O₅)_n, остат­ков мо­ле­ку­лы глю­ко­зы. Зна­че­ния n в них раз­ные. Мо­ле­ку­лы цел­лю­ло­зы на­мно­го длин­нее, чем крах­ма­ла.

n_{целлюлозы}  > n_{крахмала}

По сво­е­му стро­е­нию их можно от­не­сти к вы­со­ко­мо­ле­ку­ляр­ным со­еди­не­ни­ям. Крах­мал в ос­нов­ном об­ра­зу­ет­ся в про­цес­се фо­то­син­те­за.

n С₆Н₁₂О₆ → (C₆H₁₀O₅)_n+ n Н₂О

Этот про­цесс про­ис­хо­дит в зе­ле­ных ли­стьях рас­те­ний. На­кап­ли­ва­ет­ся крах­мал в зер­нах, кор­не­пло­дах или пло­дах. Ка­че­ствен­ной ре­ак­ци­ей на крах­мал яв­ля­ет­ся вза­и­мо­дей­ствие с йодом. По­яв­ля­ет­ся синее окра­ши­ва­ние (см. Рис. 2).

Рис. 2. Ка­че­ствен­ная ре­ак­ция на крах­мал с рас­тво­ром йода. Синее окра­ши­ва­ние

Цел­лю­ло­за, или, как ее еще на­зы­ва­ют, клет­чат­ка, с йодом не вза­и­мо­дей­ству­ет. Цел­лю­ло­за яв­ля­ет­ся ос­нов­ной ча­стью обо­ло­чек кле­ток рас­те­ний. В дре­ве­сине со­дер­жит­ся около 50% по массе цел­лю­ло­зы. Имен­но из дре­ве­си­ны по­лу­ча­ют ме­та­нол, ук­сус­ную кис­ло­ту, бу­ма­гу и мно­гие дру­гие цен­ные про­дук­ты.

Общим свой­ством уг­ле­во­дов яв­ля­ет­ся спо­соб­ность раз­ла­гать­ся при на­гре­ва­нии. При тер­ми­че­ском раз­ло­же­нии уг­ле­во­дов об­ра­зу­ют­ся сажа и вода.

Под­ве­де­ние итога

 Вы узна­ли со­став, стро­е­ние и свой­ства таких жиз­нен­но важ­ных ор­га­ни­че­ских ве­ществ, как жиры и уг­ле­во­ды. Жиры – это слож­ные эфиры гли­це­ри­на и выс­ших кар­бо­но­вых кис­лот. Общим свой­ством уг­ле­во­дов яв­ля­ет­ся спо­соб­ность раз­ла­гать­ся при на­гре­ва­нии.