Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Название «углеводы» сохранилось с тех времен, когда строение этих соединений еще не было известно, но был установлен их состав, которому соответствует формула Cn(H2O)m. Поэтому углеводы относили к гидратам углерода, т.е. к соединениям углерода и воды – «углеводам». В наше время большинство углеводов выражают формулой CnH2nOn. 1.

Углеводы используются с глубокой древности — самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был мёд.2. Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия-Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э.3.

Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом.4. Крахмал был известен ещё древним грекам.5. Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.6. Термин слова “сладкий” и окончание — оза- для сахаристых веществ было предложено французским химиком Ж. Дюла в 1838 г.

Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к углеводам.

7. В 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала, а впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцемус в 1837 г. С6Н12О6

8. Синтез углеводов из формальдегида в присутствии Са(ОН)2 был произведён А.М. Бутлеровым в 1861 г.Глюкоза является бифункциональным соединением, т.к. содержит функциональные группы – одну альдегидную и 5 гидроксильных. Таким образом, глюкоза — многоатомный альдегидоспирт.

  • Структурная формула глюкозы имеет вид:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеСокращённая формула имеет вид:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  • Молекула глюкозы может существовать в трех изомерных формах, причем две из них являются циклическими, одна – линейной.

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Все три изомерных формы находятся в динамическом равновесии между собой:циклическая [(альфа-форма) (37%)] линейная (0,0026%) циклическая [(бета-форма) (63%)]

Циклические альфа- и бета- формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В альфа-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН2ОН, в бета-глюкозе – в цис-положении.

  Химические свойства глюкозы: 

 Свойства, обусловленные наличием альдегидной группы: 

1. Реакции окисления:а) с Cu(OH)2:C6H12O6 + Cu(OH)2↓ ——> ярко-синий раствор

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение2.Реакция восстановления:c водородом H2:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

В этой реакции может принимать участие лишь линейная форма глюкозы.

Свойства обусловленные наличием нескольких гидроксильных групп (ОН):

  1. 1. Реагирует с карбоновыми кислотами с образованием сложных эфиров (пять гидроксильных групп глюкозы вступают в реакцию с кислотами):
  2. Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  3. 2. Как многоатомный спирт реагирует с гидроксидом меди (II) c образованием алкоголя-та меди (II):
  4. Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Специфические свойства

  • Большое значение имеют процессы брожения глюкозы, происходящие под действием органических катализаторов-ферментов (они вырабатываются микроорганизмами).
  • а) спиртовое брожение (под действием дрожжей):
  • Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  • б) молочнокислое брожение (под действием молочнокислых бактерий):
  • Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  • в) уксуснокислое брожение:
  • Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  • г) лимоннокислое брожение:
  • д) ацетон-бутанольное брожение:

Получение глюкозы

  1. 1.Синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция (ре-акция Бутлерова):
  2. 2. Гидролиз крахмала (реакция Киргофа):

Биологическое значение глюкозы, её применение

Глюкоза — необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме, очень питательна и легко усваивается. При её окислении выделяется больше трети используемой в организме энергий ресурс — жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива используется 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, а глюкозу организм получает при приёме пищи. Глюкоза легко усваивается организмом, поэтому ее используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства. Специфические олигосахариды определяют группу крови. В кондитерском деле для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, также как и при силосовании кормов. На практике используется и спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива. Углеводы действительно самые распространенные органические вещества на Земле, без которых невозможно существование живых организмов. В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с выделением большого количества энергии:

Источник: http://buzani.ru/raznoe/stati/682-stroenie-i-svojstva-glyukozy

Глюкоза | Химия онлайн

Глюкоза С6Н12O6 представляет собой наиболее распространенный и наиболее важный моносахарид — гексозу. Она является структурной единицей большинства пищевых ди- и полисахаридов.  

Биологическая роль глюкозы

Глюкоза образуется в природе в процессе фотосинтеза, протекающего под действием солнечного света в листьях растений:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Глюкоза – ценное питательное вещество. Она является обязательным компонентом крови и тканей животных и непосредственным источником энергии для клеточных реакций. При окислении ее в тканях освобождается энергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности организмов:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Глюкоза – необходимый компонент обмена углеводов. Она необходима для образования в печени гликогена (запасной углевод человека и животных).

Уровень содержания глюкозы в крови человека постоянен. Во всем объеме крови взрослого человека содержится 5-6 г глюкозы. Такого количества достаточно для покрытия энергетических затрат организма в течение 15 минут его жизнедеятельности.

При снижении ее уровня в крови или высокой концентрации и невозможности использования, как это происходит при сахарном диабете, наступает сонливость, может наступить потеря сознания (гипогликемическая кома).

Строение глюкозы. Изомерия

  • Молекулярная формула глюкозы С6Н12О6.
  • В молекуле глюкозы присутствуют альдегидная и гидроксильная группы.
  • Видеоопыт «Распознавание глюкозы с помощью качественных реакций» 

Моносахаридам свойственна также иная структура, возникающая в результате внутримолекулярной реакции между карбонильной группой с одним из спиртовых гидроксидов. Такая реакция внутри одной молекулы сопровождается ее циклизацией.

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Известно, что наиболее устойчивыми являются 5-ти и 6-ти членные циклы. Поэтому, как правило, происходит взаимодействие карбонильной группы с гидроксилом при 4-м или 5-м углеродном атоме.

В результате взаимодействия карбонильной группы с одной из гидроксильных глюкоза может существовать в двух формах: открытой цепной и циклической.

Образование циклической формы глюкозы при взаимодействии альдегидной группы и спиртового гидроксила при С5 приводит к появлению нового гидроксила у С1 называемого полуацетальным (крайний правый). Он отличается от других большей реакционной способностью, а циклическую форму в этом случае называют также полуацетальной.

В кристаллическом состоянии глюкоза находится в циклической форме, а при растворении частично переходит в открытую и устанавливается состояние подвижного равновесия.

Например, в водном растворе глюкозы существуют следующие структуры:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Подвижное равновесие между взаимопревращающимися структурными изомерами (таутомерами) называется таутомерией. Данный случай относится к цикло-цепной таутомерии моносахаридов.

  1. Циклические α- и β-формы глюкозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца.
  2. В α-глюкозе этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе -СН2ОН, в β-глюкозе – в цис-положении.
  3. С учетом пространственного строения шестичленного цикла
  4. Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  5. формулы этих изомеров имеют вид:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  6. Видеофильм «Глюкоза и ее изомеры»
  7. Аналогичные процессы происходят и в растворе рибозы:Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  8. В твердом состоянии глюкоза имеет циклическое строение.

Обычная кристаллическая глюкоза – это α-форма. В растворе более устойчива β-форма (при установившемся равновесии на неё приходится более 60% молекул).

Доля альдегидной формы в равновесии незначительна. Это объясняет отсутствие взаимодействия с фуксинсернистой кислотой (качественная реакция альдегидов).

Явление существования веществ в нескольких взаимопревращающихся изомерных формах было названо А. М. Бутлеровым динамической изомерией. Позднее это явление было названо таутомерией.

Для глюкозы кроме явления таутомерии характерны структурная изомерия с кетонами (глюкоза и фруктоза – структурные межклассовые изомеры) и оптическая изомерия:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Физические свойства глюкозы

Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус (лат. «глюкос» – сладкий).

Глюкоза. Нахождение в природе

Она содержится в растительных и живых организмах, особенно много ее содержится в виноградном соке (отсюда и название – виноградный сахар), в спелых фруктах и ягодах. Мед в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой.

  • В крови человека ее содержится примерно 0,1 %
  • Видеоопыт «Определение глюкозы в виноградном соке»
  • Химические свойства глюкозы

Получение глюкозы

  1. Основным способом получения моносахаридов, имеющим практическое значения, является гидролиз ди- и полисахароидов.
  2. 1.

    Гидролиз полисахаридов

  3. Глюкозу чаще всего получают гидролизом крахмала (промышленный способ получения):

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение2. Гидролиз дисахаридов3. Альдольная конденсация формальдегида (реакция А.М. Бутлерова)

Первый синтез углеводов из формальдегида в щелочной среде осуществил А.М. Бутлеров в 1861 году.

  • 4. Фотосинтез
  • В природе глюкоза образуется в растениях в результате фотосинтеза:

Применение глюкозы

Глюкоза применяется в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, для приготовления лечебных препаратов, консервирования крови, внутривенного вливания, при самых разнообразных заболеваниях (особенно при истощении организма).

Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.)

Глюкоза находит широкое применение в текстильной промышленности при крашении и печатании рисунков.

Глюкоза применяется в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д.

Она применяется в производстве зеркал и елочных игрушек (серебрение).

В микробиологической промышленности как питательная среда для получения кормовых дрожжей.

Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению.

  1. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.
  2. ЦОР
  3. Применение глюкозы в медицине
  4. Применение глюкозы в микробиологической промышленности
  5. Применение глюкозы в пищевой промышленности

Фруктоза

Фруктоза (фруктовый сахар) С6Н12О6 – изомер глюкозы. Фруктоза в свободном виде содержится в фруктах, меде. Входит в состав сахарозы и полисахарида инсулина. Она слаще глюкозы и сахарозы. Ценный питательный продукт.

В отличие от глюкозы она может без участия инсулина проникать из крови в клетки тканей. По этой причине фруктоза рекомендуется в качестве наиболее безопасного источника углеводов для больных диабетом.

Как и глюкоза, она может существовать в линейной и циклических формах. В линейной форме фруктоза представляет собой кетоноспирт с пятью гидроксильными группами.

Строение ее молекулы можно выразить формулой:

Имея гидроксильные группы, фруктоза, как и глюкоза, способна образовывать сахараты и сложные эфиры. Однако вследствие отсутствия альдегидной группы она в меньшей степени подвержена окислению, чем глюкоза. Фруктоза, также как и глюкоза, не подвергается гидролизу.

  • Фруктоза вступает во все реакции многоатомных спиртов, но, в отличие от глюкозы, не реагирует с аммиачным раствором оксида серебра.
  • Углеводы
  • Моносахариды

Источник: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/uglevody/glyukoza.html

Строение, применение глюкозы

Название «углеводы» возникло потому, что первые изученные представители этого класса соединений состояли как бы из углерода и воды: они имели состав, выражающийся общей формулой Сn(Н2О)m. Позднее, однако, были найдены углеводы, не отвечающие этой формуле, но, бесспорно, по другим признакам относящиеся к этому же классу веществ.

Одним из простейших углеводов является глюкоза.

Физические свойства и нахождение в природе

Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде, сладкое на вкус (лат. «глюкос» — сладкий). Она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах. Особенно много глюкозы в соке винограда и в спелых фруктах, ягодах. Глюкоза есть в животных организмах. В крови человека ее содержится примерно 0,1%.

Строение глюкозы

Состав глюкозы выражается формулой С6Н12Об. Попытаемся выяснить строение этого углевода.

Так как в составе молекулы имеется кислород, то возникает вопрос: не содержит ли она уже известные нам функциональные группы атомов?

Поскольку в молекуле глюкозы сравнительно много кислородных атомов, можно высказать предположение прежде всего о принадлежности ее к многоатомным спиртам. Если раствор этого вещества прилить к свежеосажденному гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор, как это мы наблюдали в случае глицерина. Опыт, таким образом, подтверждает принадлежность глюкозы к многоатомным спиртам.

Но тогда возникает вопрос: сколько же гидроксильных групп содержится в молекуле?

Известен сложный эфир глюкозы, в молекуле которого пять остатков уксусной кислоты. Из этого следует, что в молекуле углевода пять гидроксильных групп. Этот факт уже объясняет, почему глюкоза хорошо растворяется в воде и имеет сладкий вкус.

Остается выяснить характер еще одного кислородного атома. Если раствор глюкозы нагреть с аммиачным раствором оксида серебра (I), то получится характерное серебряное зеркало. Значит, шестой атом кислорода в молекуле вещества входит в состав альдегидной группы.

Чтобы составить полное представление о строении глюкозы, надо знать, как построен скелет молекулы. Поскольку все шесть атомов кислорода входят в состав функциональных групп, следовательно, атомы углерода, образующие скелет, соединены друг с другом непосредственно.

Установлено, что цепь атомов углерода прямая, а не разветвленная. Наконец, учтем, что альдегидная группа может находиться только в конце неразветвленной углеродной цепи (почему?) и что гидроксильные группы могут быть устойчивы, находясь лишь у разных атомов углерода.

На основании всех этих данных химическое строение глюкозы можно выразить такой формулой:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Следовательно, глюкоза одновременно и альдегид и многоатомный спирт — она альдегидоспирт.

Исследования ученых показали, что в ее растворе содержатся молекулы не только с открытой цепью атомов, но и циклические, в которых нет альдегидной группы.

Что же представляют собой циклические молекулы глюкозы? Молекула глюкозы может принять форму, когда альдегидная группа близко подойдет к пятому углеродному атому.

Тогда произойдет ее взаимодействие с гидроксильной группой, аналогичное известному нам присоединению воды к альдегидам, где образуется новая гидроксильная группа.

Это приведет к замыканию молекулы через кислородный атом в шестичленное кольцо, и альдегидной группы в такой молекуле уже не будет:

Процесс превращения альдегидной формы в циклическую обратим. В растворе существует подвижное равновесие между ними. Оно сильно смещено в сторону образования циклической формы.

Циклическое строение веществ часто изображают формулами

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

  • по формуле можно судить, например, по какую сторону плоскости кольца (сверху или снизу) находятся гидроксильные группы в молекуле.
  • Молекулы глюкозы могут иметь и иную циклическую форму Вследствие свободного вращения альдегидной группы вокруг связи C—C образующаяся при замыкании цикла гидроксильная группа может оказаться у первого углеродного атома над плоскостью или под плоскостью кольца. В результате образуются две циклические формы:
  • Циклическая форма, в которой гидроксильная группа образуется по ту же сторону кольца, что и находящаяся при втором атоме углерода, называется a-формой Если же гидроксильная группа оказывается расположенной по разные стороны с находящейся при втором атоме, это будет b-форма глюкозы.

Кристаллическая глюкоза состоит из циклических молекул a-формы. При растворении в воде образуются и молекулы b-формы Это превращение идет через промежуточное образование молекул альдегидной формы.

Химические свойства

Рассмотрим химические свойства альдегидной формы глюкозы. На основании строения мы можем заключить, что глюкоза — вещество с двойственной химической функцией.

Как многоатомный спирт, глюкоза образует эфиры:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Как альдегид, она окисляется окисляется под действием аммиачного раствора оксида серебра (I).

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Окислителем альдегидной группы глюкозы может служить и гидроксид меди (II). Если к небольшому количеству свежеосажденного гидроксида меди (II) прилить раствор глюкозы и смесь нагреть, то образуется красный оксид меди (I).

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

  1. Альдегидная группа глюкозы может быть восстановлена. Тогда образуется шестиатомный спирт:
  2. СН2ОН—СНОН—СНОН—СНОН—СНОН—СН2ОН
  3. Важным химическим свойством глюкозы является ее брожение под действием органических катализаторов — ферментов, вырабатываемых микроорганизмами.
  4. Известно несколько видов брожения.
  5. Спиртовое брожение идет под действием фермента дрожжей.
  6. C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2
  7. Молочнокислое брожение глюкозы происходит под действием фермента молочнокислых бактерий:
  8. C6H12O6 → 2C3H6O3
  9. Маслянокислое брожение глюкозы:
  10. C6H12O6 → C3H7COOH + 2H2 + 2CO2
  11. Образующаяся молочная кислота – соединение с двойственной химической функцией, в ней сочетаются свойства спирта и карбоновой кислоты.

Процесс образования молочной кислоты происходит при скисании молока. Появление кислоты в молоке можно установить при помощи лакмуса.

Молочнокислое брожение имеет большое значение в переработке сельскохозяйственных продуктов. С ним связано получение целого ряда молочных продуктов: простокваши, творога, сметаны, сыра.

Молочная кислота образуется в процессе квашения капусты, силосования кормов и выполняет при этом консервирующую роль.

Накапливаясь в плотно уложенной силосуемой массе, она способствует созданию кислотной среды, в которой не могут развиваться процессы гниения белков и другие вредные химические превращения; это ведет к получению доброкачественного, высокопитательного, сочного корма для скота.

Применение глюкозы

Глюкоза — ценное питательное вещество. Как вам известно из курса биологии, крахмал пищи в пищеварительном тракте превращается в глюкозу, которая кровью разносится по всем тканям и клеткам организма. В клетках происходит окисление глюкозы.

Как вещество, легко усваиваемое организмом и дающее ему энергию, глюкоза находит и непосредственное применение в качестве укрепляющего лечебного средства. Сладкий вкус обусловил применение ее в кондитерском деле (в составе патоки) при изготовлении мармелада, карамели, пряников и т. д.

Как восстановитель, она используется при изготовлении зеркал и елочных украшений (серебрение). В текстильной промышленности глюкоза применяется для отделки тканей. Брожением глюкозы могут быть получены молочная кислота и другие продукты.

В технике глюкозу получают из боолее сложных углеводов, преимущественно из крахмала, нагревая? его с водой в присутствии катализаторов — минеральных кислот.

Фруктоза как изомер глюкозы

Известен ряд других углеводов, состав которых отвечает формуле С6Н12О6. Все они являются, следовательно, изомерами и как вещества, содержащие шесть атомов углерода в молекуле, называются гексозами. Распространенный их представитель – фруктоза:

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Как показывает строение, фруктоза – кетоноспирт. Она содержится в сладких плодах, равные количества фруктозы и глюкозы составляют основную часть пчелиного меда.

  • Фруктоза слаще глюкозы и обыкновенного сахара.
  • Известны углеводы с пятью углеродными атомами в молекуле — пентозы (рибоза С5Н10О5 и дезоксирибоза C5H10O4 — кристаллические вещества сладкого вкуса, растворимые в воде).
  • Физические свойства и нахождение в природе сахарозы

Сахароза хорошо известна нам в виде обычного сахара. Она представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, очень хорошо растворима в воде. Температура плавления сахарозы 160 °С; при застывании расплавленной сахарозы образуется аморфная прозрачная масса – карамель.

Сахароза содержится во многих растениях: в соке березы, клена, в моркови, дыне. Особенно много ее в сахарной свекле и сахарном тростнике; из них и получают сахарозу.

Строение и химические свойства

Молекулярная формула сахарозы С12Н22О11. Сахароза имеет более сложное строение, чем глюкоза. Наличие гидроксильных групп в молекуле сахарозы легко подтверждается реакцией с гидроксидами металлов. Если раствор сахарозы прилить к гидроксиду меди (II), образуется ярко-синий раствор сахарата меди.

Наличие альдегидной группы в сахарозе установить не удается: при нагревании с аммиачным раствором оксида серебра (I) она не дает серебряного зеркала, при нагревании с гидроксидом меди (II) не образует красного оксида меди (I). Следовательно, сахароза, в отличие от глюкозы, не является альдегидом.

Важные данные для суждения о строении сахарозы можно получить на основе изучения ее реакции с водой. Прокипятим раствор сахарозы с несколькими каплями соляной или серной кислоты. Затем нейтрализуем кислоту щелочью и после этого нагреем раствор с гидроксидом меди (II). Выпадает красный осадок.

Очевидно, при кипячении раствора сахарозы появились молекулы с альдегидными группами, которые и восстановили гидроксид меди (II) до оксида меди (I).

Изучение этой реакции показывает, что сахароза при каталитическом действии кислоты подвергается гидролизу, в результате чего образуются глюкоза и фруктоза:

  1. C12H22O11 + H2O → C6H12O6 + C6H12O6
  2. Следовательно, можно считать, что молекула сахарозы состоит из соединенных друг с другом остатков глюкозы и фруктозы.
  3. Из числа изомеров сахарозы, имеющих молекулярную формулу С12Н22О11, отметим здесь мальтозу и лактозу.



Источник: http://biofile.ru/bio/19979.html

Глюкоза

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеГлюкоза (декстроза) – моносахарид, являющийся универсальным источником энергии для человека. Это конечный продукт гидролиза ди – и полисахаридов. Соединение открыто английским врачом Уильямом Праутом в 1802 году.

Глюкоза или виноградный сахар – важнейшее питательное вещество для центральной нервной системы человека.

Оно обеспечивает нормальное функционирование организма при сильной физической, эмоциональной, интеллектуальной нагрузках и быстрое реагирование мозга на форс – мажорные ситуации.

Другими словами, глюкоза – реактивное топливо, поддерживающее все процессы жизнедеятельности на клеточном уровне.

Структурная формула соединения – C6H12O6.

Глюкоза представляет собой кристаллическое вещество сладкого вкуса, без запаха, хорошо растворимое в воде, концентрированных растворах серной кислоты, хлорида цинка, реактиве Швейцера. В природе образуется в результате фотосинтеза растений, в промышленности – путем гидролиза целлюлозы, крахмала.

Молярная масса соединения – 180,16 грамм на моль.

Сладость глюкозы вдвое ниже, чем сахарозы.

Моносахарид используют в кулинарии, медицинской промышленности. Препараты на ее основе применяют для снятия интоксикации и определения наличия, типа сахарного диабета.

Рассмотрим гипергликемия/гипогликемия – что это такое, польза и вред глюкозы, где содержится, использование в медицине.

Суточная норма

Для питания клеток головного мозга, эритроцитов крови, поперечно – полосатых мышц и обеспечения организма энергией человеку нужно съедать «свою» индивидуальную норму. Для ее вычисления умножьте фактический вес тела на коэффициент 2,6. Полученное значение – суточная потребность вашего организма в моносахариде.

При этом, работникам умственного труда (офисным сотрудникам), выполняющим вычислительно–планирующие операции, спортсменам и людям, испытывающим тяжелые физические нагрузки дневную норму следует увеличить. Поскольку данные операции требуют большего количества затрачиваемой энергии.

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеПотребность в глюкозе снижается при малоподвижном образе жизни, склонности к сахарному диабету, избыточном весе. В данном случае для выработки энергии организм будет использовать не легко усваиваемый сахарид, а запасы жира.

Помните, глюкоза в умеренных дозах – это лекарство и «топливо» для внутренних органов, систем. При этом, чрезмерное употребление сладости превращает ее в яд, оборачивая полезные свойства во вред.

Гипергликемия и гипогликемия

У здорового человека уровень глюкозы в крови натощак составляет 3,3 – 5,5 миллимоль на литр, после приема пищи он повышается до отметки 7,8.

Если данный показатель ниже нормы – развивается гипогликемия, выше – гипергликемия. Любые отклонения от допустимого значения вызывают нарушения в организме, часто – необратимые расстройства.

Повышенное содержание глюкозы в крови увеличивает выработку инсулина, что ведет к интенсивной работе поджелудочной железы «на износ». В результате орган начинает истощаться, возникает риск развития сахарного диабета, страдает иммунитет.

При достижении концентрации глюкозы в крови до 10 миллимоль на литр, печень перестает справляться со своими функциями, нарушается работа кровеносной системы.

Переизбыток сахара преобразовывается в триглицериды (жировые клетки), которые провоцируют появление ишемической болезни, атеросклероза, гипертонии, инфаркт сердца, кровоизлияния в мозг.

Главная причина развития гипергликемии – нарушение функционирования поджелудочной железы.

Продукты, снижающие сахар в крови:

  • овсяная каша;
  • омары, лангусты, крабы;
  • сок черники;
  • помидоры, топинамбур, черная смородина;
  • соевый сыр;
  • листья салата, тыква;
  • зеленый чай;
  • авокадо;
  • мясо, рыба, курица;
  • лимон, грейпфрут;
  • миндаль, кешью, арахис;
  • бобовые;
  • арбуз;
  • чеснок и лук.

Падение глюкозы в крови приводит к недостаточному питанию мозга, ослаблению организма, что рано или поздно приводит к обмороку.

Человек теряет силы, появляется мышечная слабость, апатия, физические нагрузки даются с трудом, ухудшается координация, возникает ощущение беспокойства, помрачение сознания.

Клетки находятся в состоянии голодания, замедляется их деление и регенерация, возрастает риск отмирания тканей.

Причины гипогликемии: алкогольное отравление, отсутствие сладких продуктов в рационе питания, онкологические заболевания, дисфункция щитовидной железы.

Для поддержания глюкозы в крови в пределах нормы обратите внимание на работу инсулярного аппарата, обогатите ежедневное меню полезными природными сладостями, содержащими моносахарид. Помните, низкий уровень инсулина препятствует полноценному всасыванию соединения, как следствие развивается гипогликемия. При этом, адреналин, наоборот, поможет ее увеличить.

Польза и вред

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеГлавные функции глюкозы – питательная и энергетическая. Благодаря им она поддерживает биение сердца, дыхание, мышечное сокращение, работу мозга, нервной системы и регулирует температуру тела.

Значение глюкозы в организме человека:

  1. Участвует в обменных процессах, выступает наиболее усвояемым энергоресурсом.
  2. Поддерживает работоспособность организма.
  3. Питает клетки головного мозга, улучшает память, обучаемость.
  4. Стимулирует работу сердца.
  5. Быстро утоляет чувство голода.
  6. Снимает стресс, корректирует психическое состояние.
  7. Ускоряет восстановление мышечной ткани.
  8. Помогает печени в нейтрализации токсических веществ.

Сколько лет глюкозу используют для интоксикации организма, при гипогликемии. Моносахарид входит в состав кровезаменителей, противошоковых препаратов, используемых для лечения болезней печени и центральной нервной системы.

Помимо положительного влияния, глюкоза способна нанести вред организму людей в преклонном возрасте, больным с нарушенным обменом веществ и привести к следующим последствиям:

  • ожирению;
  • развитию тромбофлебита;
  • перегрузке поджелудочной железы;
  • возникновению аллергических реакций;
  • возрастанию холестерина;
  • появлению воспалительных, сердечных заболеваний, расстройству коронарного кровообращения;
  • артериальной гипертензии;
  • повреждению сетчатки глаза;
  • эндотелиальной дисфункции.

Помните, доставка моносахарида в организм должна в полной мере компенсироваться расходом калорий на энергетические нужды.

Источники

Моносахарид содержится в мышечном гликогене животных, крахмале, ягодах и фруктах. 50 % энергии, необходимой для организма, человек получает за счет гликогена (отложенного в печени, мышечной ткани) и употребления глюкозосодержащих продуктов.

Главный природный источник соединения – мед (80 %), он содержит в своем и другой полезный углевод – фруктозу.

Диетологи рекомендуют стимулировать организм добывать сахариды из продуктов питания, избегая приема рафинированного сахара.

Таблица № 1 « В чем содержится глюкоза»

Наименование продукта
Содержание моносахарида в 100 граммах, грамм
Сахар – рафинад 99,7
Пчелиный мед 80,1
Мармелад 79,2
Пряники 77,6
Макароны 70,5
Сладкая соломка 69,1
Финики 69,0
Перловая крупа 66,8
Курага 66,1
Изюм 65,6
Яблочное повидло 65,0
Шоколад 63,2
Рис 62,2
Овсянка 61,7
Кукуруза 61,3
Гречка 60,3
Хлеб белый 52,8
Хлеб ржаной 44,2
Сливочное мороженое 21,2
Картофель 8,0
Яблоки 7,8
Виноград 7,7
Свекла 6,6
Морковь 5,6
Вишня 5,4
Черешня 5,4
Молоко 4,4
Крыжовник 4,3
Тыква 4,1
Бобовые 4,1
Капуста 4,0
Малина 3,8
Помидоры 3,3
Творог 3,2
Сметана 3,0
Сливы 3,0
Печень 2,7
Клубника 2,6
Клюква 2,4
Арбуз 2,3
Апельсины 2,3
Абрикосы 2,1
Мандарины 2,0
Сыр 2,0
Персики 2,0
Груша 1,7
Черная смородина 1,4
Огурцы 1,2
Масло 0,4
Яйца 0,3

Глюкоза в медицине: форма выпуска

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеПрепараты глюкозы относят к дезинтоксикационным и метаболическим средствам. Их спектр действия направлен на улучшение обменных и окислительно–восстановительных процессов в организме. Действующим веществом данных медикаментов является декстрозы моногидрат (сублимированная глюкоза в комбинации со вспомогательными веществами).

Формы выпуска и фармакологические свойствамоносахарида:

  1. Таблетки, содержащие 0,5 грамм сухой декстрозы. При пероральном приёме глюкоза оказывает сосудорасширяющее и седативное действие (умеренно выраженное). Кроме того, препарат восполняет запасы энергии, повышая интеллектуальную и физическую продуктивность.
  2. Раствор для инфузий. В литре 5 % глюкозы присутствует 50 грамм безводной декстрозы, в 10 % составе – 100 грамм вещества, в 20 % смеси – 200 грамм углевода, в 40 % концентрате – 400 грамм сахарида. Учитывая, что 5 % раствор сахарида изотоничен относительно плазмы крови, введение препарата в кровоток помогает нормализовать кислотно–щелочное и водно–электролитное равновесия в организме.
  3. Раствор для внутривенных инъекций. В миллилитре 5 % концентрата содержится 50 миллиграмм высушенной декстрозы, в 10 % – 100 миллиграмм, в 25 % – 250 миллиграмм, в 40 % – 400 миллиграмм. При внутривенном введении глюкоза повышает осмотическое кровяное давление, расширяет сосуды, увеличивает мочеобразование, усиливает отток жидкости из тканей, активизирует обменные процессы в печени, нормализует сократительную функцию миокарда.

Помимо этого, сахарид используют для искусственного лечебного питания, в том числе энтерального и парентерального.

В каких случаях и в какой дозировке назначают «медицинскую» глюкозу?

Показания к применению :

  • гипоглекемия (пониженная концентрация сахара в крови);
  • нехватка углеводного питания (при умственных и физических перегрузках);
  • реабилитационный период после затяжных заболеваний, в том числе инфекционных (как дополнительное питание);
  • декомпенсация сердечной деятельности, кишечные инфекционные патологии, болезни печени, геморрагические диатезы (в комплексной терапии);
  • коллапс (внезапное падение кровяного давления);
  • шок;
  • обезвоживание, вызванное рвотой, диареей или хирургическим вмешательством;
  • интоксикация или отравление (в том числе наркотиками, мышьяком, кислотами, окисью углерода, фосгеном);
  • для увеличения размеров плода при беременности (в случае подозрения на малый вес).

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначениеКроме того, «жидкую» глюкозу используют для разведения лекарственных средств, вводимых парентерально.

Изотонический глюкозный раствор (5 %) вводят следующими способами:

  • подкожно (однократная порция – 300 – 500 миллилитров);
  • внутривенно капельно (максимальная скорость введения – 400 миллилитров в час, суточная норма для взрослых – 500 – 3000 миллилитров, дневная доза для детей – 100 – 170 миллилитров раствора на килограмм веса ребёнка, для новорожденных данный показатель снижается до 60);
  • в виде клизм (разовая порция вещества варьируется от 300 до 2000 миллилитров, в зависимости от возраста и состояния больного).

Гипертонические концентраты глюкозы (10 %, 25 % и 40 %) используются только для внутривенных инъекций. Причём за один приём вводят не более 20 – 50 миллилитров раствора. Однако, при больших кровопотерях, гипогликемии гипертоническую жидкость применяют для инфузионных вливаний (100 – 300 миллилитров в сутки).

Помните, фармакологические свойства глюкозы усиливают аскорбиновая кислота (1 %), инсулин, метиленовый синим (1%).

Таблетки глюкозы принимают перорально по 1 – 2 штуки в сутки (при необходимости дневную порцию увеличивают до 10 драже).

Противопоказания к приёму глюкозы:

  • сахарный диабет;
  • патологии, сопровождающиеся повышением концентрации сахара в крови;
  • индивидуальная непереносимость глюкозы.

Побочные эффекты:

  • гипергидратация (вследствие введения объёмных порций изотонического раствора);
  • снижение аппетита;
  • некроз подкожной клетчатки (при попадании гипертонического раствора под кожу);
  • острая сердечная недостаточность;
  • воспаления вен, тромбозы (из –за быстрого введения раствора);
  • нарушение функции инсулярного аппарата.

Помните, слишком быстрое введение глюкозы чревато гипергликемией, осмотическим диурезом, гиперволемией, гиперглюкозурией.

Вывод

Глюкоза – важный питательный элемент для организма человека.

Потребление моносахарида должно быть разумным. Чрезмерный или недостаточный прием подрывает иммунитет, нарушает обмен веществ, вызывает проблемы со здоровьем (приводит в дисбаланс работу сердечной, эндокринной, нервной систем, снижает мозговую активность).

Чтобы организм находился на высоком уровне работоспособности и получал достаточно энергии, избегайте изнуряющих физических нагрузок, стрессов, следите за работой печени, поджелудочной железы, употребляйте полезные углеводы (крупы, фрукты, овощи, сухофрукты, мед). При этом, откажитесь от приема «пустых» калорий, представленных тортами, пирожными, конфетами, печеньем, вафлями.

Источник: https://FoodandHealth.ru/komponenty-pitaniya/glyukoza/

Глюкоза: свойства и все характеристики

Молекулы глюкозы могут существовать в линейной (альдегидоспирт с пятью гидроксильными группами) и циклической форме (α- и β-глюкоза), причем вторая форма получается из первой при взаимодействии гидроксильной группы при 5-м атоме углерода с карбонильной группой (рис. 1).

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

Рис. 1. Формы существования глюкозы: а) β-глюкоза; б) α-глюкоза; в) линейная форма

Получение глюкозы

В промышленности глюкозу получают гидролизом полисахаридов – крахмала и целлюлозы:

(C6H10O5)x + H2O (H+) → xC6H12O6.

Химические свойства глюкозы

  • Для глюкозы характерны следующие химические свойства:
  • 1) Реакции, протекающие при участии карбонильной группы:
  • — глюкоза окисляется аммиачным раствором оксида серебра (1) и гидроксидом меди (II) (2) в глюконовую кислоту при нагревании
  • CH2OH-(CHOH)4-CH=O + Ag2O → CH2OH-(CHOH)4-COOH + 2Ag↓ (1);
  • CH2OH-(CHOH)4-CH=O + 2Cu(OH)2 → CH2OH-(CHOH)4-COOH +Cu2O + H2O (2).
  • — глюкоза способна восстанавливаться в шестиатомный спирт – сорбит
  • CH2OH-(CHOH)4-CH=O +2[H] → CH2OH-(CHOH)4-CH2OH.
  • — глюкоза не вступает в некоторые реакции, характерные для альдегидов, например, в реакцию с гидросульфитом натрия.
  • 2) Реакции, протекающие при участии гидроксильных групп:
  • — глюкоза дает синее окрашивание с гидроксидом меди (II) (качественная реакция на многоатомные спирты);

— образование простых эфиров. При действии метилового спирта на один из атомов водорода замещается на группу СН3. В эту реакцию вступает гликозидный гидроксил, находящийся при первом атоме углерода в циклической форме глюкозы

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

— образование сложных эфиров. Под действием уксусного ангидрида все пять групп –ОН в молекуле глюкозы замещаются на группу –О-СО-СН3.

3) Брожение:

— спиртовое брожение

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

  1. — молочнокислое брожение
  2. C6H12O6 → 2CH3-CH(OH)-COOH.
  3. — маслянокислое брожение
  4. C6H12O6 → C3H7COOH + 2H2 + 2CO2↑.

Применение глюкозы

Глюкоза находит широкое применение в текстильной промышленности при крашении и печатании рисунков; изготовлении зеркал и елочных украшений; в пищевой промышленности; в микробиологической промышленности как питательная среда для получения кормовых дрожжей; в медицине при самых разнообразных заболеваниях, особенно при истощении организма.

Примеры решения задач

Понравился сайт? Расскажи друзьям!

Источник: http://ru.solverbook.com/spravochnik/ximiya/soedineniya/glyukoza/

Глюкоза – представитель моносахаридов, строение, физические и химические свойства, применение

  • Углеводы – это органические вещества в состав молекул которых входит углерод, водород и кислород, причём соотношение водорода и кислорода как и в молекуле воды 2:1
  • Углеводы делятся на три основных группы:
  • Моносахариды – углеводы которые не гидролизуются Пример: C6H12O6– глюкоза
  • Дисахариды – это углеводы, которые гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов C12H22O11 + H2O = 2C6H12O6
  • К дисахаридам относятся сахароза, мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар).
  • Полисахариды – подвергаются гидролизу с образованием множества молекул моносахаридов
  • (C12H10O5)n + nH2O = nC6H12O6
  • Глюкоза C6H12O6
  • Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение
  • Глюкоза – это этоальдегидоспирт
  • Физические свойства: Глюкоза – бесцветное, кристалическое, растворимое в воде вещество, сладкое на вкус, без запаха.
  • Химические свойства:
  • Глюкоза реагирует с Cu(OH)2 2NaOH + CuSO4 = Cu(OH)2 + Na2SO4
  • Реакция серебрянного зеркала

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

  1. Реакция гидрирования
  2. CH2OH + (CHOH)4 – C =O + H2 = CH2OH (CHOH)4 – CH2OH
  3. Спиртовое брожение
  4. C6H12O6 = 2C2H5OH + CO2
  5. Молочнокислое брожение
  6. C6H12O6 = CH3 – CHOH – COOH — молочная кислота
  7. Масленно-кислое брожение:
  8. C6H12O6 = C3H7COOH + 2CO2 + 2H2 бутановая кислота
  9. Применение: Глюкоза применяется в медицине, в кондитерской промышленности, глюкоза в составе патоки используется для изготовления мармелада, карамели, пряников и т.д

Реакция серебряного зеркала применяется при изготовлении зеркал и елочных украшений. Используется в текстильной промышленности.

Билет №15

Соли, их состав и названия, взаимодействие с металлами, кислотами, щелочами, друг с другом с учётом особенностей реакции окисления – восстановления и ионного обмена.

Соли – это сложные кристалические вещества, в состав которых входят катионы металлов и анионы кислотных остатков. Исключением являются соли амонияNH4Cl. Состав солей определяет их название. Сначало называют кислотный остаток, а затем металл который входит в состав соли NaCl – хлорид натрия MgSO4 – сульфат магния и т.д.

Расплавы и растворы солей диссоциируют на ионы Na2SO4

Na2SO4 = 2Na + SO4

  • В водных растворах соли реагируют с кислотами с образованием соли и кислоты.
  • BaCl2 + H2SO4 = BaSO4 + 2HCl
  • Ba2+ + 2Cl- + 2H+ + SO42- = BaSO4 + 2H+ + 2Cl-
  • Ba2+ + SO42- = BaSO4
  • В водных растворах соли реагируют со щелочами с образованием соли и основания, если хотя бы один из продукции нерастворим.
  • Na2CO3 + Ca(OH)2 = Ca(OH)2 = CaCO3 + 2NaOH
  • 2Na+ + CO32- + Ca2+ + 2OH- = CaCO3 + 2Na+ + 2OH-
  • CO32- + Ca2+ = CaCO3
  • В водных растворах соли реагируют между собой с образованием двух солей.
  • Pb(NO3)2 + K2SO4 = PbSO4 + 2KNO3
  • Pb2+ + 3NO3- + 2K+SO42- = PbSO4 + 2K+ + 2NO3-
  • Pb2++SO42- = PbSO4
  • В водных растворах солей метал, входящий в их состав может замещаться другими, более активными металлами.
  • Fe + CuCl2 = Cu + FeCl2
  • Fe0 + Cu2+ + 2Cl- = Cu0 + Fe2+ + 2Cl-
  • Fe0 + Cu2+ = Cu0 + Fe2+

Источник: https://megaobuchalka.ru/9/20285.html

4. Углеводы. Глюкоза — Органические соединения

  • Пройдут века, эпохи, годы, 
    К вам мы прикованы на век, 

  • Без вас немыслим человек”.

    Углеводы… А это те самые сладости, которые вы так любите, (фрукты, торты, конфеты, варенье, шоколад и т.д.

, особенно много углеводов содержит виноград). Углеводы жизненно важные вещества, которые необходимы каждому организму. Эти вещества расходуются, и человек должен постоянно пополнять их запасы.

Понятно, что вещества, входящие в состав тканей организма, не похожие на те, которые он употребляет в пищу.

Организм человека перерабатывает пищевые продукты и в процессе своей жизнедеятельности постоянно расходует энергию, которая, как мы знаем, выделяется при окислении в тканях организма, углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, осуществляющих биосинтез белка и передачу наследственных признаков.

   Углеводами называют природные органические вещества, формула которых содержит в своем составе углерод и воду. Углеводы способны давать нашему организму энергию, необходимую для его полноценной жизнедеятельности. По своей химической структуре, углеводы делятся на простые и сложные.

Указано ориентировочное количество в 100 г продукта

 Итак, Глюкоза С6Н12О6 – моносахарид, не гидролизующийся с образованием более

 простых углеводов.

Глюкоза: что такое, строение органического вещества и его назначение

  1. Как видно из структурной формулы, глюкоза является одновременно многоатомным
  2.  спиртом и альдегидом, то есть альдегидоспиртом. В водных растворах глюкоза
  3.  может принимать циклическую форму.
  4. Физические свойства
  5. Глюкоза – бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо

 растворимое в воде. По сравнению со свекловичным сахаром менее сладкая.

  • 1) она встречается почти во всех органах растения: в плодах, корнях, листьях, цветах;
  • 2) особенно много глюкозы в соке винограда и спелых фруктах, ягодах;
  • 3) глюкоза есть в животных организмах;
  • 4) в крови человека ее содержится примерно 0,1 %.
  • Особенности строения глюкозы:
  • 1. Состав глюкозы выражается формулой: С6Н12O6, она принадлежит к 
  • многоатомным спиртам.
  • 2. Если раствор этого вещества прилить к свежеосажденному гидроксиду меди (II), 
  • образуется ярко-синий раствор, как в случае глицерина.
  • Опыт подтверждает принадлежность глюкозы к многоатомным спиртам.
  • 3. Существует сложный эфир глюкозы, в молекуле которого пять остатков уксусной
  •  кислоты. 
  •     Из этого следует, что в молекуле углевода пять 
  • гидроксильных групп.
  • Этот факт объясняет, почему глюкоза хорошо 
  • растворяется в воде и имеет сладкий вкус.
  •     Если раствор глюкозы нагреть с аммиачным раствором оксида серебра (I), то
  •  получится характерное «серебряное зеркало».
  • Шестой атом кислорода в молекуле вещества входит в состав альдегидной группы.
  • 4. Чтобы составить полное представление о строении глюкозы, надо знать, как 
  • построен скелет молекулы. Поскольку все шесть атомов кислорода входят в состав
  •  функциональных групп, следовательно, атомы углерода, образующие скелет, 
  • соединены друг с другом непосредственно.

5. Цепь атомов углерода прямая, а не разветвленная.

  1. 6. Альдегидная группа может находиться только в конце неразветвленной углеродной
  2.  цепи, и гидроксильные группы могут быть устойчивы, находясь лишь у разных 
  3.  атомов углерода.
  4. Химические свойства

Глюкоза обладает химическими свойствами, характерными для спиртов и альдегидов. Кроме того, она обладает и некоторыми специфическими свойствами.

1. Глюкоза – многоатомный спирт.

Глюкоза с Cu(OH)2 даёт раствор синего цвета (глюконат меди)

2. Глюкоза – альдегид.

  • а) Реагирует с аммиачным раствором оксидом серебра с образованием серебряного зеркала:
  • СН2ОН-(СНОН)4-СНО+Ag2O → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + 2Ag
  •                                                           глюконовая кислота
  • б) С гидроксидом меди даёт красный осадок Cu2O
  • СН2ОН-(СНОН)4-СНО + 2Cu(OH)2  → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + Cu2O↓ + 2H2O
  •                                                                     глюконовая кислота
  • в) Восстанавливается водородом с образованием шестиатомного спирта (сорбита)
  • СН2ОН-(СНОН)4-СНО + H2 → СН2ОН-(СНОН)4-СH2OH

Источник: https://www.sites.google.com/site/organiceskiesoedinenia/home/1/2-karbonovye-kisloty/3-ziry/4-uglevody-glukoza

Ссылка на основную публикацию