कार्बोहाइड्रेट के गुण और संरचना। कार्बोहाइड्रेट के कार्य

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

मानव शरीर के साथ-साथ अन्य जीवों के लिए भी ऊर्जा की आवश्यकता होती है। इसके बिना कोई प्रक्रिया नहीं हो सकती। आखिरकार, हर जैव रासायनिक प्रतिक्रिया, हर एंजाइमी प्रक्रिया या चयापचय के चरण के लिए एक ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है।

इसलिए शरीर को जीवन के लिए शक्ति प्रदान करने वाले पदार्थों का महत्व बहुत बड़ा और महत्वपूर्ण है। ये पदार्थ क्या हैं? कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, वसा। उनमें से प्रत्येक की संरचना अलग है, वे रासायनिक यौगिकों के पूरी तरह से अलग वर्गों से संबंधित हैं, लेकिन उनका एक कार्य समान है - शरीर को जीवन के लिए आवश्यक ऊर्जा प्रदान करना। सूचीबद्ध पदार्थों के एक समूह पर विचार करें - कार्बोहाइड्रेट।

कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण

कार्बोहाइड्रेट की खोज के बाद से उनकी संरचना और संरचना उनके नाम से निर्धारित की गई थी। दरअसल, शुरुआती सूत्रों के अनुसार यह माना जाता था कि यह यौगिकों का एक समूह है जिसकी संरचना में पानी के अणुओं से जुड़े कार्बन परमाणु होते हैं।

अधिक गहन विश्लेषण, साथ ही इन पदार्थों की विविधता के बारे में संचित जानकारी ने यह साबित करना संभव बना दिया कि सभी प्रतिनिधियों के पास केवल ऐसी रचना नहीं है। हालांकियह विशेषता अभी भी उनमें से एक है जो कार्बोहाइड्रेट की संरचना को निर्धारित करती है।

यौगिकों के इस समूह का आधुनिक वर्गीकरण इस प्रकार है:

1. मोनोसैकराइड्स (राइबोज, फ्रुक्टोज, ग्लूकोज, आदि)।
2. ऑलिगोसेकेराइड्स (बायोसेस, ट्रायोज़)।
3. पॉलीसेकेराइड (स्टार्च, सेल्युलोज)।

इसके अलावा, सभी कार्बोहाइड्रेट को निम्नलिखित दो बड़े समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• बहाल करना;
• नॉन-रिस्टोरेटिव।

प्रत्येक समूह के कार्बोहाइड्रेट अणुओं की संरचना पर अधिक विस्तार से विचार किया जाएगा।

मोनोसैकराइड्स: विशेषताएं

इस श्रेणी में सभी सरल कार्बोहाइड्रेट शामिल हैं जिनमें एल्डिहाइड (एल्डोस) या कीटोन (कीटोज) समूह होता है और श्रृंखला संरचना में 10 से अधिक कार्बन परमाणु नहीं होते हैं। यदि आप मुख्य श्रृंखला में परमाणुओं की संख्या को देखें, तो मोनोसेकेराइड को निम्न में विभाजित किया जा सकता है:

• ट्रायोज (ग्लिसराल्डिहाइड);
• tetroses (एरिथ्रुलोज, एरिथ्रोस);
• पेंटोस (राइबोज और डीऑक्सीराइबोज);
• हेक्सोज (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज)।

अन्य सभी प्रतिनिधि निकाय के लिए उतने महत्वपूर्ण नहीं हैं जितने सूचीबद्ध हैं।

अणुओं की संरचना की विशेषताएं

उनकी संरचना के अनुसार मोनोसेस को एक श्रृंखला के रूप में और एक चक्रीय कार्बोहाइड्रेट के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है। यह कैसे होता है? बात यह है कि यौगिक में केंद्रीय कार्बन परमाणु एक असममित केंद्र है जिसके चारों ओर घोल में अणु घूमने में सक्षम है। इस प्रकार एल- और डी-फॉर्म मोनोसेकेराइड के ऑप्टिकल आइसोमर बनते हैं। जिसमेंएक सीधी श्रृंखला के रूप में लिखा गया ग्लूकोज फॉर्मूला, एल्डिहाइड समूह (या कीटोन) द्वारा मानसिक रूप से पकड़ा जा सकता है और एक गेंद में घुमाया जा सकता है। संबंधित चक्रीय सूत्र प्राप्त किया जाएगा।

मोनोज़ श्रृंखला के कार्बोहाइड्रेट की रासायनिक संरचना काफी सरल है: एक श्रृंखला या चक्र बनाने वाले कई कार्बन परमाणु, जिनमें से प्रत्येक हाइड्रॉक्सिल समूह और हाइड्रोजन परमाणु अलग-अलग या एक ही तरफ स्थित होते हैं। यदि एक ही नाम की सभी संरचनाएं एक तरफ हैं, तो एक डी-आइसोमर बनता है, यदि वे एक दूसरे के विकल्प के साथ भिन्न होते हैं, तो एक एल-आइसोमर बनता है। यदि हम आण्विक रूप में ग्लूकोज मोनोसेकेराइड के सबसे सामान्य प्रतिनिधि के सामान्य सूत्र को लिखते हैं, तो यह ऐसा दिखेगा: _{। इसके अलावा, यह रिकॉर्ड फ्रुक्टोज की संरचना को भी दर्शाता है। आखिरकार, रासायनिक रूप से, ये दो मोनोस संरचनात्मक आइसोमर हैं। ग्लूकोज एक एल्डिहाइड अल्कोहल है, फ्रुक्टोज एक कीटो अल्कोहल है।}

कई मोनोसैकेराइड के कार्बोहाइड्रेट की संरचना और गुण आपस में घनिष्ठ रूप से जुड़े हुए हैं। दरअसल, संरचना की संरचना में एल्डिहाइड और कीटोन समूहों की उपस्थिति के कारण, वे एल्डिहाइड और कीटो अल्कोहल से संबंधित हैं, जो उनकी रासायनिक प्रकृति और उन प्रतिक्रियाओं को निर्धारित करता है जिनमें वे प्रवेश करने में सक्षम हैं।

इस प्रकार, ग्लूकोज निम्नलिखित रासायनिक गुणों को प्रदर्शित करता है:

1. कार्बोनिल समूह की उपस्थिति के कारण प्रतिक्रियाएं:

• ऑक्सीकरण - "सिल्वर मिरर" प्रतिक्रिया;
• ताजा अवक्षेपित कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड के साथ - एल्डोनिक एसिड;
• मजबूत ऑक्सीकरण एजेंट डिबासिक एसिड (एल्डेरिक) बनाने में सक्षम हैं, न केवल एल्डिहाइड, बल्कि एक हाइड्रॉक्सिल समूह को भी परिवर्तित करते हैं;
• वसूली - पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल में परिवर्तित।

2. अणु में हाइड्रॉक्सिल समूह भी होते हैं, जो संरचना को दर्शाता है। डेटा को समूहीकृत करने से प्रभावित कार्ब गुण:

• क्षार करने की क्षमता - ईथर का निर्माण;
• एसिलेशन - एस्टर का निर्माण;
• तांबे (II) हाइड्रॉक्साइड के लिए गुणात्मक प्रतिक्रिया।

3. ग्लूकोज के अत्यधिक विशिष्ट गुण:

• ब्यूटिरिक;
• शराब;
• लैक्टिक एसिड किण्वन।

शरीर में किए जाने वाले कार्य

मोनोसेस श्रृंखला के कार्बोहाइड्रेट की संरचना और कार्य निकटता से संबंधित हैं। उत्तरार्द्ध में, सबसे पहले, जीवित जीवों की जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं में भाग लेना शामिल है। इसमें मोनोसेकेराइड क्या भूमिका निभाते हैं?

1. ऑलिगो- और पॉलीसेकेराइड के उत्पादन के लिए आधार।
2. पेंटोस (राइबोज और डीऑक्सीराइबोज) एटीपी, आरएनए, डीएनए के निर्माण में शामिल सबसे महत्वपूर्ण अणु हैं। और वे, बदले में, वंशानुगत सामग्री, ऊर्जा और प्रोटीन के मुख्य आपूर्तिकर्ता हैं।
3. मानव रक्त में ग्लूकोज की सांद्रता आसमाटिक दबाव और उसके परिवर्तनों का एक सच्चा संकेतक है।

ऑलिगोसेकेराइड्स: संरचना

इस समूह के कार्बोहाइड्रेट की संरचना संरचना में मोनोसैकेराइड के दो (डायोस) या तीन (ट्रायोज) अणुओं की उपस्थिति तक कम हो जाती है। ऐसे भी हैं जिनमें 4, 5 या अधिक संरचनाएं (10 तक) शामिल हैं, लेकिन सबसे आम डिसाकार्इड्स हैं। यानी हाइड्रोलिसिस के दौरानग्लूकोज, फ्रुक्टोज, पेन्टोज आदि बनाने के लिए यौगिक टूट जाते हैं। इस श्रेणी में कौन से यौगिक आते हैं? एक विशिष्ट उदाहरण सुक्रोज (सामान्य गन्ना चीनी), लैक्टोज (दूध का मुख्य घटक), माल्टोज, लैक्टुलोज, आइसोमाल्टोज है।

इस श्रृंखला के कार्बोहाइड्रेट की रासायनिक संरचना में निम्नलिखित विशेषताएं हैं:

1. सामान्य आणविक प्रजाति सूत्र: C₁₂H₂₂O_11.
2. डिसैकराइड संरचना में दो समान या अलग-अलग मोनोस अवशेष ग्लाइकोसिडिक ब्रिज का उपयोग करके एक दूसरे से जुड़े होते हैं। इस यौगिक की प्रकृति चीनी की कम करने की क्षमता को निर्धारित करेगी।
3. डिसाकार्इड्स को कम करना। इस प्रकार के कार्बोहाइड्रेट की संरचना में एल्डिहाइड के हाइड्रॉक्सिल और विभिन्न मोनोस अणुओं के हाइड्रॉक्सिल समूहों के बीच एक ग्लाइकोसिडिक पुल का निर्माण होता है। इनमें शामिल हैं: माल्टोस, लैक्टोज, और इसी तरह।
4. नॉन-रिड्यूसिंग - सुक्रोज का एक विशिष्ट उदाहरण - जब एल्डिहाइड संरचना की भागीदारी के बिना, केवल संबंधित समूहों के हाइड्रॉक्सिल के बीच एक पुल का निर्माण होता है।

इस प्रकार, कार्बोहाइड्रेट की संरचना को आणविक सूत्र के रूप में संक्षेप में दर्शाया जा सकता है। यदि एक विस्तृत विस्तृत संरचना की आवश्यकता है, तो इसे फिशर के ग्राफिक अनुमानों या हॉवर्थ के सूत्रों का उपयोग करके चित्रित किया जा सकता है। विशेष रूप से, दो चक्रीय मोनोमर्स (मोनोज़) या तो अलग या समान होते हैं (ऑलिगोसेकेराइड के आधार पर), एक ग्लाइकोसिडिक पुल द्वारा परस्पर जुड़े होते हैं। निर्माण करते समय, कनेक्शन को सही ढंग से प्रदर्शित करने के लिए पुनर्स्थापना क्षमता को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

डिसैकेराइड अणुओं के उदाहरण

यदि कार्य इस रूप में है: "कार्बोहाइड्रेट की संरचनात्मक विशेषताओं पर ध्यान दें", तो डिसाकार्इड्स के लिए सबसे पहले यह इंगित करना सबसे अच्छा है कि इसमें मोनोस अवशेष क्या हैं। सबसे आम प्रकार हैं:

• सुक्रोज - अल्फा-ग्लूकोज और बीटा-फ्रुक्टोज से निर्मित;
• माल्टोज - ग्लूकोज अवशेषों से;
• cellobiose - इसमें दो डी-फॉर्म बीटा-ग्लूकोज अवशेष होते हैं;
• लैक्टोज - गैलेक्टोज + ग्लूकोज;
• लैक्टुलोज - गैलेक्टोज + फ्रुक्टोज वगैरह।

फिर, उपलब्ध अवशेषों के अनुसार, ग्लाइकोसिडिक ब्रिज के प्रकार के स्पष्ट संकेत के साथ एक संरचनात्मक सूत्र तैयार किया जाना चाहिए।

जीवों के लिए महत्व

डिसाकार्इड्स की भूमिका भी बहुत महत्वपूर्ण है, केवल संरचना ही महत्वपूर्ण नहीं है। कार्बोहाइड्रेट और वसा के कार्य आम तौर पर समान होते हैं। आधार ऊर्जा घटक है। हालांकि, कुछ व्यक्तिगत डिसैकराइड के लिए, उनका विशिष्ट अर्थ दिया जाना चाहिए।

1. सुक्रोज मानव शरीर में ग्लूकोज का मुख्य स्रोत है।
2. स्तनधारियों के स्तन के दूध में लैक्टोज पाया जाता है, जिसमें महिलाओं के दूध में 8% तक होता है।
3. लैक्टुलोज चिकित्सा उपयोग के लिए एक प्रयोगशाला में प्राप्त किया जाता है और डेयरी उत्पादों में जोड़ा जाता है।

मानव शरीर और अन्य जीवों में कोई भी डिसैकराइड, ट्राइसेकेराइड आदि मोनोसेस बनाने के लिए तत्काल हाइड्रोलिसिस से गुजरता है। यह वह विशेषता है जो मनुष्यों द्वारा अपने कच्चे, अपरिवर्तित रूप (चुकंदर या गन्ना) में कार्बोहाइड्रेट के इस वर्ग के उपयोग को रेखांकित करती है।

पॉलीसेकेराइड: अणुओं की विशेषताएं

इस श्रृंखला के कार्बोहाइड्रेट के कार्य, संरचना और संरचना जीवों के जीवों के साथ-साथ मानव आर्थिक गतिविधि के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। सबसे पहले, आपको यह पता लगाना चाहिए कि कौन से कार्बोहाइड्रेट पॉलीसेकेराइड हैं।

बहुत सारे हैं:

• स्टार्च;
• ग्लाइकोजन;
• मुरीन;
• ग्लुकोमैनन;
• सेल्यूलोज;
• डेक्सट्रिन;
• गैलेक्टोमैनन;
• मुरोमिन;
• पेक्टिक पदार्थ;
• एमाइलोज;
• चिटिन।

यह पूरी सूची नहीं है, बल्कि केवल जानवरों और पौधों के लिए सबसे महत्वपूर्ण है। यदि आप "कई पॉलीसेकेराइड के कार्बोहाइड्रेट की संरचनात्मक विशेषताओं को चिह्नित करें" कार्य करते हैं, तो सबसे पहले आपको उनकी स्थानिक संरचना पर ध्यान देना चाहिए। ये बहुत विशाल, विशाल अणु हैं, जिसमें ग्लाइकोसिडिक रासायनिक बंधों द्वारा क्रॉस-लिंक की गई सैकड़ों मोनोमर इकाइयाँ शामिल हैं। अक्सर पॉलीसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट अणुओं की संरचना एक स्तरित संरचना होती है।

ऐसे अणुओं का एक निश्चित वर्गीकरण होता है।

1. होमोपॉलीसेकेराइड - मोनोसेकेराइड की एक ही बार-बार दोहराई जाने वाली इकाइयों से मिलकर बनता है। मोनोज़ के आधार पर, वे हेक्सोज़, पेन्टोज़, और इसी तरह (ग्लूकन, मन्नान, गैलेक्टन) हो सकते हैं।
2. हेटरोपॉलीसेकेराइड - विभिन्न मोनोमर इकाइयों द्वारा निर्मित।

एक रैखिक स्थानिक संरचना वाले यौगिकों में शामिल होना चाहिए, उदाहरण के लिए, सेल्युलोज। अधिकांश पॉलीसेकेराइड में एक शाखित संरचना होती है - स्टार्च, ग्लाइकोजन, काइटिन और इसी तरह।

जीवों के शरीर में भूमिका

कार्बोहाइड्रेट के इस समूह की संरचना और कार्य सभी प्राणियों की महत्वपूर्ण गतिविधि से निकटता से संबंधित हैं। इसलिए, उदाहरण के लिए, पौधे एक आरक्षित पोषक तत्व के रूप में शूट या जड़ के विभिन्न भागों में स्टार्च जमा करते हैं। जानवरों के लिए ऊर्जा का मुख्य स्रोत फिर से पॉलीसेकेराइड है, जिसके टूटने से काफी ऊर्जा पैदा होती है।

कार्बोहाइड्रेट कोशिका की संरचना में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। कई कीड़ों और क्रस्टेशियंस के आवरण में काइटिन होता है, म्यूरिन जीवाणु कोशिका भित्ति का एक घटक है, सेल्युलोज पौधों का आधार है।

पशु मूल का आरक्षित पोषक तत्व ग्लाइकोजन अणु है, या, जैसा कि इसे आमतौर पर पशु वसा कहा जाता है। यह शरीर के अलग-अलग हिस्सों में जमा होता है और न केवल एक ऊर्जा करता है, बल्कि यांत्रिक प्रभावों के खिलाफ एक सुरक्षात्मक कार्य भी करता है।

अधिकांश जीवों के लिए, कार्बोहाइड्रेट की संरचना का बहुत महत्व है। हर जानवर और पौधे का जीव विज्ञान ऐसा है कि उसे ऊर्जा के निरंतर स्रोत, अटूट की आवश्यकता होती है। और केवल वे इसे दे सकते हैं, और सबसे अधिक पॉलीसेकेराइड के रूप में। तो, चयापचय प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप 1 ग्राम कार्बोहाइड्रेट के पूर्ण टूटने से 4.1 किलो कैलोरी ऊर्जा निकलती है! यह अधिकतम है, कोई और कनेक्शन नहीं। इसलिए किसी भी व्यक्ति और जानवर के आहार में कार्बोहाइड्रेट जरूर मौजूद होना चाहिए। दूसरी ओर, पौधे अपना ख्याल रखते हैं: प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में, वे अपने अंदर स्टार्च बनाते हैं और इसे स्टोर करते हैं।

कार्बोहाइड्रेट के सामान्य गुण

वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट की संरचनाआम तौर पर समान। आखिरकार, वे सभी मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं। यहां तक कि उनके कुछ कार्य भी सामान्य प्रकृति के हैं। ग्रह के बायोमास के जीवन में सभी कार्बोहाइड्रेट की भूमिका और महत्व को संक्षेप में प्रस्तुत किया जाना चाहिए।

1. कार्बोहाइड्रेट की संरचना और संरचना पौधों की कोशिकाओं, जानवरों और जीवाणु झिल्ली के खोल के साथ-साथ इंट्रासेल्यूलर ऑर्गेनेल के गठन के लिए एक निर्माण सामग्री के रूप में उनका उपयोग करती है।
2. सुरक्षात्मक कार्य। यह पौधों के जीवों की विशेषता है और कांटों, रीढ़ों आदि के निर्माण में स्वयं को प्रकट करता है।
3. प्लास्टिक भूमिका - महत्वपूर्ण अणुओं (डीएनए, आरएनए, एटीपी और अन्य) का निर्माण।
4. रिसेप्टर फंक्शन। पॉलीसेकेराइड और ओलिगोसेकेराइड कोशिका झिल्ली के माध्यम से परिवहन स्थानान्तरण में सक्रिय भागीदार हैं, "गार्ड" जो प्रभाव को पकड़ते हैं।
5. ऊर्जा की भूमिका सबसे महत्वपूर्ण है। सभी इंट्रासेल्युलर प्रक्रियाओं के साथ-साथ पूरे जीव के काम के लिए अधिकतम ऊर्जा प्रदान करता है।
6. आसमाटिक दबाव का विनियमन - ग्लूकोज इसे नियंत्रित करता है।
7. कुछ पॉलीसेकेराइड एक आरक्षित पोषक तत्व बन जाते हैं, जो जानवरों के लिए ऊर्जा का स्रोत हैं।

इस प्रकार, यह स्पष्ट है कि वसा, प्रोटीन और कार्बोहाइड्रेट की संरचना, जीवित प्रणालियों के जीवों में उनके कार्य और भूमिका निर्णायक और निर्णायक महत्व के हैं। ये अणु ही जीवन के रचयिता हैं, इनका संरक्षण और समर्थन भी करते हैं।

अन्य मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों के साथ कार्बोहाइड्रेट

यह भी ज्ञात है कि कार्बोहाइड्रेट की भूमिका उनके शुद्ध रूप में नहीं, बल्कि अन्य अणुओं के साथ संयोजन में होती है। इनमें सबसे आम शामिल हैंजैसे:

• ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स या म्यूकोपॉलीसेकेराइड्स;
• ग्लाइकोप्रोटीन।

इस प्रकार के कार्बोहाइड्रेट की संरचना और गुण काफी जटिल होते हैं, क्योंकि विभिन्न प्रकार के कार्यात्मक समूह एक जटिल में संयुक्त होते हैं। इस प्रकार के अणुओं की मुख्य भूमिका जीवों की कई जीवन प्रक्रियाओं में भागीदारी है। प्रतिनिधि हैं: हयालूरोनिक एसिड, चोंड्रोइटिन सल्फेट, हेपरान, केराटन सल्फेट और अन्य।

अन्य जैविक रूप से सक्रिय अणुओं के साथ पॉलीसेकेराइड के परिसर भी हैं। उदाहरण के लिए, ग्लाइकोप्रोटीन या लिपोपॉलीसेकेराइड। उनका अस्तित्व शरीर की प्रतिरक्षात्मक प्रतिक्रियाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण है, क्योंकि वे लसीका प्रणाली की कोशिकाओं का हिस्सा हैं।