Зэрлэг ан амьтдад олон бодис өргөн тархсан бөгөөд тэдгээрийн ач холбогдлыг үнэлэхэд хэцүү байдаг. Жишээлбэл, эдгээрт нүүрс ус орно. Эдгээр нь амьтан, хүний эрчим хүчний эх үүсвэрийн хувьд маш чухал бөгөөд нүүрс усны зарим шинж чанар нь тэдгээрийг үйлдвэрлэлийн зайлшгүй түүхий эд болгодог.
Энэ юу вэ?
Эдгээр нь бүтцийг Cn(H2O)m томъёогоор тодорхойлж болох бүх бодис юм. Эдгээр нь биологийн асар их ач холбогдолтой бөгөөд олон амьд биетийн амьдралд шийдвэрлэх үүрэг гүйцэтгэдэг.
Эрдэмтэд энэ бүлгийн нэрийг түүнд орсон бодисуудад анхан шатны шинжилгээ хийсний дараа гаргасан. Дараа нь тэдгээрийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь нүүрстөрөгч, ус гэдгийг олж мэдсэн. Хожим нь нүүрс усны шинж чанар нь устөрөгч ба хүчилтөрөгчийн атомын харьцаа нь усныхтай бүрэн ижил байдаг тул нэр нь маш үнэн зөв болсон нь тогтоогджээ. Энгийнээр хэлбэл, хоёр устөрөгчийн атом тутамд нэг хүчилтөрөгч байдаг. Энэ нэрний орос хувилбарыг анх удаа 1844 онд профессор К. Шмидт санал болгосон.
Заримнэмэлтүүд
Хэрэв бид дээрх томьёог бага зэрэг өөрчилбөл "n"-ийг хаалтнаас хасвал илэрхийлэл арай өөр болно: Сm(Н2О)n. Магадгүй энэ нь "нүүрс-ус" гэдэг нэрний мөн чанарыг төгс тусгасан байх.
Өнөөдрийн байдлаар эрдэмтэд нүүрс усны шинж чанарыг агуулсан хэд хэдэн бодис байдгийг үнэн зөв тогтоожээ, гэхдээ бидний тодорхойлсон томьёотой яг таарахгүй байна. Тиймээс гадаадын уран зохиолд 1844 оны орчин үеийн синоним болох "глицид" гэсэн үгтэй таарч таарах нь тэр.
Энгийн ангилал
Асар том хэмжээний бодисыг энгийн ба нарийн төвөгтэй глицид гэж хоёр том бүлэгт хувааж болно. Тэдэнд агуулагдах нүүрс ус ямар шинж чанартай байдаг вэ? Үнэндээ тэд бас нарийн төвөгтэй байдлаараа ялгаатай биш:
- Энгийн гэдэг нь бусад нүүрс ус үүсэх замаар гидролизд орох чадваргүй бүлгийн бодисууд юм. Гэхдээ гол ялгаа нь тэдгээрийн бүтэц дэх хүчилтөрөгчийн атомын тоо ижил тооны нүүрстөрөгчийн атомтай тэнцүү байна. Тэдгээрийг моносахарид гэж нэрлэдэг.
- Үүний дагуу "цогцолбор" гэсэн тодорхойлолт нь гидролизийн явцад задарч хэд хэдэн энгийн нүүрс ус үүсгэдэг бүх глицидийг агуулдаг. Мэдээжийн хэрэг, тэдгээр нь хүчилтөрөгч ба нүүрстөрөгчийн атомын өөр харьцаатай байдаг. Тэдгээрийг дисахарид гэж нэрлэдэг. Энэ бол байгальд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг нарийн төвөгтэй нүүрс ус бөгөөд тэдгээрийн жагсаалтыг бид нийтлэлд хэсэгчлэн өгсөн болно.
Үүнээс гадна нүүрс усыг гурван төрөлд хуваадаг өөр нэг ангилал байдаг. Тэд энд байна:
- Моносахаридууд.
- Олигосахаридууд.
- Полисахарид.
Доорх нүүрс усны график нь гол ялгааг ойлгоход тань тусална.
|
Моно- (1 молекул) |
Олиго- (< 10 молекул) |
Поли- (>10 молекул) |
| Алдоз, кетоз | Үүнд зөвхөн дисахарид, трисахарид гэх мэт орно. |
Хоёр төрөл байдаг:
Нэрнээс нь харахад энэ хоёр сортын дотоод молекулын бүтэц тэс өөр гэдгийг ойлгож болно |
Мэдээжийн хэрэг, бид нүүрс усны товч хүснэгтийг өгсөн боловч энэ өргөн уудам ангийн зарим төлөөлөгчдөд хамаарах бүх онцлог шинж чанаруудыг түүний хүрээнд багтаах нь ердөө л боломжгүй юм. Тиймээс бид үндсэн бүлгүүдийг тус тусад нь задлан шинжилж, зарим нэг бие даасан, хамгийн түгээмэл бодисуудын шинж чанарыг илүү нарийвчлан авч үзэх болно. Нүүрс ус ямар ангилалд багтдаг вэ?
Моносахаридууд
Тэд бүгдээрээ талст төлөвт амархан шилжих чадвартай хатуу бодисын ангилалд багтдаг гэдгийг санах нь зүйтэй. Тэд маш гигроскопик, усанд уусдаг, сироп үүсгэдэг. Тэдгээрийг тэндээс талст хэлбэрээр тусгаарлах нь маш хэцүү байж болно. Тэдний уусмал нь төвийг сахисан урвалтай байдаг бөгөөд ихэнхдээ чихэрлэг амттай байдаг. Амтны эрч хүч харилцан адилгүй: жишээлбэл, фруктоз нь хамгийн энгийн глюкозоос 3-3.5 дахин чихэрлэг байдаг.
Бүтцийн хэлбэрийн тухай
Эдгээр бүх бодисууд нь нүүрстөрөгчийн араг яс, нэг карбонилийн бүлэг, хэд хэдэн гидроксил бүлгийг агуулсан хоёр функциональ бүтцийн нэгдлүүд юм. Хэрэв альдегидийн бүлэг нь карбонил бүлгийн үүрэг гүйцэтгэдэг бол бодисыг альдоз гэж нэрлэдэг. Үүний дагуу кетон "сүүл" байгаа тохиолдолд тэдгээрийг кетоз гэж нэрлэдэг.
Эдгээр бодисууд байгальд маш түгээмэл байдаг тул тэдгээрийг чөлөөт болон ангидрид хэлбэрээр хоёуланг нь олж болно. Ерөнхийдөө бараг бүх нийлмэл нүүрс ус нь энгийн сахарын ангидридууд бөгөөд эдгээрийг хэд хэдэн (эсвэл нэг) усны молекулуудыг ("an" угтвар - байхгүй) салгаснаар олж авдаг.
Глюкоз нь хамгийн энгийн төлөөлөгч
Түүний бүлгийн хамгийн энгийн төлөөлөгчийн томъёо нь C6H12O6. Эдгээр нүүрс ус нь ургамлын эсэд маш түгээмэл байдаг. Энэ нь зөвхөн өргөн тархсан төдийгүй бие махбодод маш чухал ач холбогдолтой бөгөөд энэ нь түүний эрчим хүчний гол эх үүсвэр юм (мэдээж бид амьтан, хүний тухай ярьж байна). Зарчмын хувьд эдгээр нь бүх амьтны организмын уураг, нүүрс ус, өөх тосны ерөнхий шинж чанар юм. Үүнээс гадна анагаах ухаан, мал эмнэлэг, үйлдвэр (хүнсний бүтээгдэхүүн орно) зэрэгт өргөн хэрэглэгддэг.
Физик шинж чанар
Энэ бүлгийн нүүрс усны ерөнхий физик шинж чанарууд юу вэ? Гадаад төрх - цагаан өнгийн жижиг талстууд, чихэрлэг амттай, усанд сайн уусдаг. Хэрэв уусмал нь уусах чадвар эрс нэмэгддэгдулаан: ийм аргаар глюкозын сироп гаргаж авдаг.
Химийн бүтцийн тухай товч мэдээлэл
Хэрэв та шугаман томъёог харвал энэ нүүрс усны найрлагад нэг альдегид, таван гидроксил бүлэг тод харагдаж байна. Бодис талст төлөвт байх үед түүний молекулууд хоёр боломжит хэлбэрийн аль нэгэнд (α- эсвэл β-глюкоз) байж болно. Баримт нь тав дахь нүүрстөрөгчийн атомтай холбогдсон гидроксил бүлэг нь карбонилийн үлдэгдэлтэй харилцан үйлчилж чаддаг.
Байгалийн тархалт
Усан үзмийн шүүсэнд маш их агуулагддаг тул глюкозыг ихэвчлэн "усан үзмийн сахар" гэж нэрлэдэг. Энэ нэрээр бидний алс холын өвөг дээдэс түүнийг мэддэг байсан. Гэсэн хэдий ч та үүнийг бусад амтат ногоо, жимс жимсгэнэ, ургамлын зөөлөн эдээс олж болно. Амьтны ертөнцөд түүний тархалт багагүй байна: бидний цусны ойролцоогоор 0.1% нь глюкоз юм. Үүнээс гадна эдгээр нүүрс усыг бараг бүх дотоод эрхтний эсээс олж болно. Гэхдээ тэдгээр нь ялангуяа элгэнд маш их байдаг, учир нь тэнд глюкозыг гликоген болгон боловсруулдаг.
Тэр (бидний хэлсэнчлэн) бол бидний биеийг эрчим хүчний үнэ цэнэтэй эх үүсвэр бөгөөд бараг бүх нарийн төвөгтэй нүүрс усны нэг хэсэг юм. Бусад энгийн нүүрс усны нэгэн адил байгальд энэ нь зөвхөн ургамлын эсэд тохиолддог фотосинтезийн урвалын дараа үүсдэг:
6CO2 + 6H2О хлорофилл C6H 12 O6 + 6O2 - Q
Ургамал нэгэн зэрэг гайхалтай гүйцэтгэлтэйнарнаас авдаг энергийг хуримтлуулах шим мандлын чухал үүрэг. Аж үйлдвэрийн нөхцлийн хувьд эрт дээр үеэс усан үзмийн элсэн чихэрийг цардуулаас гидролизийн аргаар гаргаж авсан ба урвалыг төвлөрсөн хүхрийн хүчлээр катализатор болгодог:
(C6H10O5)n + nH2O H2SO4, t nC6H12O6
Химийн шинж чанар
Энэ төрлийн нүүрс усны химийн шинж чанар юу вэ? Эдгээр нь цэвэр спирт, альдегидийн шинж чанартай ижил шинж чанартай байдаг. Үүнээс гадна тэд бас зарим онцлог шинж чанартай байдаг. Энгийн нүүрс усны (глюкозыг оруулаад) нийлэгжилтийг анх удаа 1861 онд хамгийн авъяаслаг химич А. М. Бутлеров хийсэн бөгөөд тэрээр формальдегидийг түүхий эд болгон ашиглаж, кальцийн гидроксидын оролцоотойгоор хуваажээ. Энэ процессын томъёо энд байна:
6НSON -----С6Н12O6
Тэгээд одоо бүлгийн бусад хоёр төлөөлөгчийн байгалийн ач холбогдол нь багагүй, тиймээс биологи судалдаг зарим шинж чанарыг авч үзье. Эдгээр төрлийн нүүрс ус нь бидний өдөр тутмын амьдралд маш чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Фруктоз
Энэхүү глюкозын изомерын томъёо нь CeH12Ob юм. "Өвөг дээдсийн" нэгэн адил энэ нь шугаман болон мөчлөгийн хэлбэрээр оршин тогтнож болно. Энэ нь олон атомт спиртийн шинж чанартай бүх урвалд ордог боловч глюкозоос ялгаатай нь аммиакийн мөнгөний ислийн уусмалтай ямар ч байдлаар харилцан үйлчлэлцдэггүй.
Рибоз
Маш их сонирхдог зүйл бол рибоз ба дезоксирибоз юм. Хэрэв та биологийн хөтөлбөрийг бага зэрэг санаж байгаа бол бие махбод дахь эдгээр нүүрс ус нь ДНХ ба РНХ-ийн нэг хэсэг бөгөөд үүнгүйгээр дэлхий дээр амьдрал оршин тогтнох боломжгүй гэдгийг та өөрөө сайн мэдэж байгаа. "Дезоксирибоз" гэсэн нэр нь түүний молекул дахь хүчилтөрөгчийн атом (энгийн рибозтой харьцуулахад) нэгээр бага байна гэсэн үг юм. Энэ талаараа глюкозтой төстэй учраас тэдгээр нь шугаман болон мөчлөгт бүтэцтэй байж болно.
Дисахарид
Зарчмын хувьд эдгээр бодисууд нь бүтэц, үйл ажиллагааны хувьд өмнөх ангиудыг давтдаг тул энэ талаар илүү дэлгэрэнгүй ярих нь утгагүй юм. Энэ бүлэгт хамаарах нүүрс усны химийн шинж чанар юу вэ? Гэр бүлийн хамгийн чухал гишүүд нь сахароз, мальтоз, лактоз юм. Тэдгээрийг бүгдийг нь C12H22O11 томъёогоор тодорхойлж болно, учир нь тэдгээр нь изомер юм. гэхдээ эдгээр нь тэдний бүтцийн асар их ялгааг үгүйсгэхгүй. Тэгвэл нийлмэл нүүрс усны шинж чанарууд юу вэ, тэдгээрийн жагсаалт, тайлбарыг доороос харж болно?
Сахароза
Түүний молекул нь нэгэн зэрэг хоёр мөчлөгтэй: нэг нь зургаан гишүүнтэй (α-глюкозын үлдэгдэл), нөгөө нь таван гишүүнтэй (β-фруктозын үлдэгдэл). Энэ бүх бүтэц нь глюкозын гликозидын гидроксилтэй холбоотой юм.
Авах ба нийт утга
Христос мэндлэхээс гурван зууны өмнө эртний Энэтхэгт хүмүүс чихрийн нишингээс элсэн чихэр авч сурсан түүхтэй. Зөвхөн 19-р зууны дунд үед л сахароз багатай хамаагүй их болсонхүчин чармайлтыг чихрийн нишингээс авч болно. Зарим сортууд нь энэ нүүрс усны 22% хүртэл агуулагддаг бол нишингийн агууламж 26% байж болох ч энэ нь зөвхөн ургах таатай нөхцөл, таатай уур амьсгалтай нөхцөлд л боломжтой.
Нүүрс ус нь усанд сайн уусдаг гэж бид аль хэдийн хэлсэн. Энэ зорилгоор диффузорыг ашиглах үед сахарозыг үйлдвэрлэх нь энэ зарчим дээр суурилдаг. Боломжит хольцыг тунадасжуулахын тулд уусмалыг шохой агуулсан шүүлтүүрээр шүүнэ. Үүссэн уусмалаас кальцийн гидроксидыг зайлуулахын тулд энгийн нүүрстөрөгчийн давхар ислийг түүгээр дамжуулдаг. Тунадасыг шүүж, чихрийн сиропыг тусгай зууханд ууршуулж, бидэнд аль хэдийн танил болсон элсэн чихрийг гаргаж авдаг.
Лактоз
Энэ нүүрс усыг энгийн сүүнээс үйлдвэрийн аргаар ялгаж авдаг бөгөөд өөх тос, нүүрс ус их хэмжээгээр агуулдаг. Энэ нь энэ бодисыг нэлээд ихээр агуулдаг: жишээлбэл, үнээний сүүнд ойролцоогоор 4-5.5% лактоз агуулагддаг бол эмэгтэйчүүдийн сүүнд эзлэхүүний хувь нь 5.5-8.4% хүрдэг.
Энэ глицидын молекул бүр нь пираноз хэлбэрийн 3-галактоз ба а-глюкозын үлдэгдэлээс тогтдог бөгөөд тэдгээр нь нүүрстөрөгчийн нэг ба дөрөв дэх атомаар дамжин холбоо үүсгэдэг.
Бусад сахараас ялгаатай нь лактоз нь нэг өвөрмөц шинж чанартай байдаг. Чийглэг өрөөнд ч энэ глицид огт чийгшдэггүй тул бид гигроскопик чанар бүрэн байхгүй тухай ярьж байна. Энэ өмчийг эмийн санд идэвхтэй ашигладаг: хэрэв нунтаг хэлбэрээр зарим эмийн найрлагад орсон болердийн сахароз, дараа нь түүнд лактоз нэмэх шаардлагатай. Энэ нь бүрэн байгалийн гаралтай бөгөөд хүний биед ямар ч хор хөнөөлгүй бөгөөд олон төрлийн хиймэл нэмэлтүүдээс ялгаатай нь жигнэх, чийгшүүлэхээс сэргийлдэг. Энэ төрлийн нүүрс ус ямар үүрэг, шинж чанартай вэ?
Лактозын биологийн ач холбогдол нь маш өндөр, учир нь лактоз нь бүх амьтан, хүний сүүний хамгийн чухал тэжээллэг бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Мальтозын хувьд шинж чанар нь арай өөр юм.
Мальтоза
Энэ нь цардуулын гидролизийн аргаар гаргаж авсан завсрын бүтээгдэхүүн юм. "Мальтоз" гэсэн нэр нь ихэвчлэн соёолжны нөлөөн дор үүсдэг (Латин хэлээр соёолж гэдэг нь соёолж) байдагтай холбоотой юм. Энэ нь зөвхөн ургамал төдийгүй амьтанд өргөн тархсан байдаг. Энэ нь хивэгч малын хоол боловсруулах замд их хэмжээгээр үүсдэг.
Химийн бүтэц, шинж чанар
Энэ нүүрс усны молекул нь пираноз хэлбэрийн α-глюкозын хоёр хэсгээс бүрдэх бөгөөд тэдгээр нь нэг ба дөрөв дэх нүүрстөрөгчийн атомуудаар холбогддог. Гадаад төрх нь өнгөгүй, цагаан талст юм. Амт нь чихэрлэг, усанд маш сайн уусдаг.
Полисахарид
Бүх полисахаридууд нь моносахаридын поликонденсацын бүтээгдэхүүн гэсэн үүднээс авч үзэх боломжтой гэдгийг санах нь зүйтэй. Тэдний химийн ерөнхий томъёо нь (CbH10O5)х. Энэ нийтлэлд бид цардуулыг авч үзэх болно, учир нь энэ нь гэр бүлийн хамгийн энгийн гишүүн юм.
цардуул
Фотосинтезийн үр дүнд үүссэн, ургамлын организмын үндэс, үрэнд их хэмжээгээр хуримтлагддаг. Энэ төрлийн нүүрс усны физик шинж чанарууд юу вэ? Харагдах байдал нь хүйтэн усанд уусдаггүй талст чанар муутай цагаан нунтаг юм. Халуун шингэнд энэ нь коллоид бүтэц (зоо, вазелин) үүсгэдэг. Амьтны хоол боловсруулах замд глюкоз үүсгэхийн тулд түүний гидролизийг дэмждэг олон фермент байдаг.
А-глюкозын олон үлдэгдэлээс үүссэн хамгийн түгээмэл байгалийн полимер юм. Байгальд түүний хоёр хэлбэр нэгэн зэрэг олддог: амилоз ба амхопектин. Шугаман полимер болох амилозыг усанд уусгаж болно. Молекул нь нэг ба дөрөв дэх нүүрстөрөгчийн атомаар холбогдсон альфа-глюкозын үлдэгдэлээс бүрдэнэ.
Ургамлын фотосинтезийн анхны харагдах бүтээгдэхүүн нь цардуул гэдгийг санах нь зүйтэй. Улаан буудай болон бусад үр тарианд 60-80% хүртэл агуулагддаг бол төмсний булцуунд ердөө 15-20% байдаг. Дашрамд хэлэхэд цардуулын үр тарианы микроскопоор харвал ургамлын төрөл зүйлийг нарийн тодорхойлох боломжтой, учир нь тэдгээр нь хүн бүрт өөр өөр байдаг.
Хэрэв нүүрс усыг хурдан халаавал түүний асар том молекул нь декстрин гэгддэг жижиг полисахаридуудад хурдан задардаг. Тэд цардуултай нэг нийтлэг химийн томъёотой байдаг (C6H12O5)x, гэхдээ байдаг цардуулын "n"-ийн утгаас бага "x" хувьсагчийн утгын зөрүү.
Эцэст ньБид нүүрс усны үндсэн ангиллыг төдийгүй тэдгээрийн шинж чанарыг тусгасан хүснэгтийг өгдөг.
| Үндсэн бүлгүүд | Молекулын бүтцийн онцлог | Нүүрс усыг ялгах шинж чанар |
| Моносахаридууд |
Нүүрстөрөгчийн атомын тоогоор ялгаатай:
|
Өнгөгүй эсвэл цагаан талст, усанд сайн уусдаг, чихэрлэг амттай |
| Олигосахарид | Цогцолбор бүтэц. Төрөл зүйлээсээ хамааран тэдгээр нь 2-10 энгийн моносахаридын үлдэгдэл агуулдаг | Гадаад төрх нь адилхан, усанд бага зэрэг уусдаг, чихэрлэг амттай |
| Полисахарид | Маш их хэмжээний моносахаридын үлдэгдэлээс тогтоно | Цагаан нунтаг, болор бүтэц нь сул илэрхийлэгддэг, тэдгээр нь усанд уусдаггүй, харин хавагнах хандлагатай байдаг. Амт нь төвийг сахисан |
Үндсэн ангиллын нүүрс усны үүрэг, шинж чанарыг энд харуулав.
