Данный текст представляет собой неотредактированную версию стенограммы, которая в дальнейшем будет отредактирована.

InternetUrok.ru

Химия. 10 класс

Урок 57. Углеводы. Классификация и состав углеводов

Загорский В.В., д.п.н., проф. Специализированного учебно-научного центра МГУ (школа им. А.Н. Колмогорова при МГУ),

многократный лауреат грантов «Учитель Москвы»

При участии:

Морозовой Н.И., к.х.н., ст. преп. СУНЦ МГУ

Менделеевой Н.А., к.х.н., доц. СУНЦ МГУ

10.03.2011 г.

Классификация и состав углеводов - олигосахариды, полисахариды, моносахариды

Тема сегодняшнего урока – «Углеводы. Классификация и состав углеводов».

Углеводы – это, пожалуй, одна из самых вкусных составляющих нашей пищи, и не только нашей, но и животных.

В природе углеводы – это спелые ягоды и фрукты, сладкие овощи, мед. Да и многие наши привычные сладости – мороженное, шоколад, конфеты, – это тоже прежде всего углеводы.

Название углеводы появилось примерно в начале 19 века, когда был выполнен впервые анализ этих соединений. Оказалось, что состав углеводов можно выразить формулой, в которой на 1 атом углерода приходится определенное количество молекул воды, т.е. уголь и вода. Тогда еще ничего не было известно о структуре, и название прижилось. В пользу того, что углеводы – это уголь и вода, говорит, например, следующий очень интересный эксперимент.

Если к углеводу-сахару ,или сахарозе, по- научному, добавить сильный водоотнимающий реактив, например, концентрированную серную кислоту, происходят довольно интересные вещи. Серная кислота образует очень прочные комплексы с молекулами воды и фактически забирает всю воду у сахарозы. В результате при проведении эксперимента предварительно измельченную и смоченную водой для усиления эффекта сахарозу поливают концентрированной серной кислотой. При этом очень быстро происходит обугливание, сахар темнеет и начинает вспениваться.

Почему? Потому что образование комплекса серной кислоты с водой происходит с выделением большого количества тепла, вода закипает, и поры буквально вспучивают остающийся углерод. Получается такое вот объемное изделие из бывшего сахара.

Именно за свой сладкий вкус углеводы иногда еще называют сахарами.

Это более старинное их название. При этом далеко не все соединения, которые относятся к классу углеводов, являются на вкус сладкими.

Углеводы наряду с белками и жирами входят в состав практически всех живых организмов, особенно в состав растений. Хорошо известно, что практически вся современная жизнь существует благодаря тому, что в растениях, в зеленых растениях, происходит синтез углевода глюкозы.

В процессе этого синтеза, кроме глюкозы, которая получается из углекислого газа и воды, выделяется еще и кислород. Именно благодаря этому зеленые растения обеспечивают нас нужным кислородом для дыхания. Поскольку процесс требует затрат энергии, и довольно больших затрат, растения берут эту энергию из солнечного света, преобразуя его таким образом в простейший и наиболее распространенный углевод – глюкозу.

Интересно, что, в отличие от многих других органических соединений, наиболее распространенные углеводы не принято даже в научной среде называть по-научному, т.е. по систематической номенклатуре. Это становится очевидным при попытке назвать. Попробуйте сказать. Вместо сахара ученые говорят сахароза, но попробуйте сказать вместо сахарозы a-глюкопиронозил, β-фруктофуранозид. Это не самое удобное из названий. Аналогичным путем называются и другие углеводы, причем по строгой номенклатуре ИЮПАК их название еще более трудно произносимо.

И поэтому чаще всего используют еще старинные тривиальные названия, которые связаны либо с источником, либо со свойствами.

Например, глюкоза, она же виноградный сахар.

Фруктоза – фруктовый сахар.

Лактоза – молочный сахар.

Современные данные по строению позволили выяснить, что практически все углеводы содержат гидроксильные группы, а также карбонильные группы. Либо альдегидные, либо кетоные, т.е. углеводы являются либо полигидроксиальдегидами, либо полигидроксикетонами.

Полигидроксиальдегиды называют еще альдозами, например, глюкоза.

Полигидроксикетоны называют еще кетозами, например, фруктоза.

Кроме того, что в углеводы входят альдегидные и гидрокси группы, их еще классифицируют по способности к гидролизу, т.е. углеводы делят на три основных типа.

Те углеводы, которые гидролизу не подвергаются, т.е. в результате реакции с водой в присутствии кислотного катализатора не изменяются, называются моносахариды. Типичные моносахариды– глюкоза и фруктоза.

Углеводы, которые при гидролизе распадаются на несколько моносахаридов, от 2 до 20, называют олигосахариды. Типичные олигосахариды – сахароза, которая при гидролизе превращается в смесь глюкозы и фруктозы.

И, наконец, в природе очень распространены сложные полимерные образования, чаще всего на базе глюкозы. Они уже называются полисахаридами, поскольку при гидролизе такого полисахарида образуются от тысяч до десятков тысяч моносахаридов.

Например, самые распространенные природные полисахариды – это крахмал и целлюлоза, которые составляют основную массу очень многих растительных объектов. Сами моносахариды еще классифицируют по количеству атомов углеродов, входящих в одну молекулу.

Бывают трехуглеродные моносахариды, 4, 5, 6. Наиболее распространены в природе моносахариды с 5 атомами углерода, их называют пентозы. И с 6 атомами углерода, их называют гексозы. Наиболее известны нам гексозы. Это глюкоза и фруктоза. И в школьном курсе принято хорошо помнить название двух пентоз – рибоза и дезоксирибоза, которые входят в состав сложных молекул.

На этом наш урок закончен.

До свидания.