Ogljikovi hidrati
Ogljikovi hidrati
Glavni vir energije za naše telo so ogljikovi hidrati, ki jih zaužijemo s kruhom, krompirjem, rižem in drugo hrano. Tudi sladkor spada med ogljikove hidrate. V molekulah ogljikovih hidratov so vezani atomi ogljika, vodika in kisika.
Ime ogljikovi hidrati je za sladila leta 1844 predlagal nemški kemik C. Schmidt. Menil je, da vsebujejo le ogljik in vodo. Molekulsko formulo glukoze, C6H12O6, so zapisali kot C6(H2O)6.
V molekulah ogljikovih hidratov je razmerje med atomi vodika in kisika 2 : 1, tako kot v molekulah vode. Od tod tudi njihovo ime – hydor pomeni v grščini vodo. Ogljikove hidrate imenujemo tudi saharidi. V latinščini beseda saccharum pomeni sladkor.
V molekulah ogljikovih hidratov je razmerje med atomi vodika in kisika 2 : 1, tako kot v molekulah vode. Ogljikove hidrate imenujemo tudi saharidi.
Najpreprostejši ogljikovi hidrati so monosaharidi, katerih molekule vsebujejo le eno enoto. Disaharidi vsebujejo dve povezani monosaharidni enoti, v polisaharidih pa je povezanih veliko monosaharidnih enot.
Monosaharidi
V naravi nastajajo ogljikovi hidrati pri fotosintezi v zelenih rastlinah, torej iz ogljikovega dioksida in vode. Pri tej reakciji sta potrebna sončna svetloba in klorofil. V rastlinah tako nastane največ ogljikovih hidratov z molekulsko formulo C6H12O6.
V molekuli ogljikovega hidrata z molekulsko formulo C6H12O6 je šest ogljikovih atomov. Ker v grščini številu 6 rečemo heksa, molekule ogljikovih hidratov s šestimi ogljikovimi atomi imenujemo heksoze. Za molekulsko formulo C6H12O6 lahko zapišemo več strukturnih formul. Oglejmo si strukturni formuli glukoze in fruktoze.
V molekulah glukoze in fruktoze je na atome ogljika vezanih pet hidroksilnih skupin. Molekula glukoze ima še aldehidno skupino, zato jo uvrščamo med aldoze, molekula fruktoze pa ima ketonsko skupino, zato jo uvrščamo med ketoze.
Glukoza ali grozdni sladkor in fruktoza ali sadni sladkor sta v skoraj vseh sladkih plodovih in tudi v medu. Lastnosti glukoze in fruktoze so različne. Fruktoza je približno dvakrat slajša od sladkorja, ki ga uporabljamo vsak dan (saharoze). Zato je primerna za diete, saj z manjšo količino fruktoze dobimo enako sladek okus kot z večjo količino sladkorja (saharoze).
V jabolkih je približno 5 odstotkov fruktoze, v grozdju pa 8 odstotkov. Veliko glukoze je v grozdju, figah in dateljnih. Vsi ogljikovi hidrati, ki jih pojemo, se pretvorijo v glukozo. V telesu potuje glukoza po krvi do celic. V naši krvi je normalno od 0,06 do 0,08 odstotka glukoze.
Glukoza kot vir energije
Glukoza je najpomembnejši enostavni sladkor, ki je kot hranilna snov in vir energije potreben za normalen potek različnih funkcij v telesu.
Pri številnih bolezenskih stanjih jo zato v obliki raztopine za parenteralno prehrano dajemo skozi iglo v žilo, torej neposredno v kri (intravenska infuzija).
Po infuziji glukoza hitro preide iz krvi v tkivne celice, posebno v jetrne in mišične, kjer se pretvori v rezervno snov glikogen.
Disaharidi
Disaharidi vsebujejo dve monosaharidni enoti. Molekula disaharida nastane tako, da se povežeta dve molekuli monosaharida. Iz hidroksilne skupine ene molekule monosaharida in hidroksilne skupine druge molekule monosaharida se odcepi molekula vode. Reakcija se imenuje kondenzacija. V molekuli disaharida sta tako enoti monosaharidov povezani s kisikovim atomom.
Disaharidi vsebujejo dve monosaharidni enoti. Molekula disaharida nastane tako, da se povežeta dve molekuli monosaharida. Reakcija se imenuje kondenzacija.
Polisaharidi
Med seboj se lahko poveže več enot monosaharidov. Nastanejo polisaharidi, v katerih je povezanih od več sto do več tisoč monosaharidnih enot. Škrob in celuloza sta polisaharida, v katerih so med seboj povezane molekule glukoze. Molekule glukoze, ki nastanejo pri fotosintezi, se povežejo v dolge verige. Pri tem se odcepijo molekule vode. Potekla je kondenzacijska polimerizacija, dolge verige polisaharidov pa so naravni polimeri.
Med seboj se lahko poveže več enot monosaharidov. Nastanejo polisaharidi, v katerih je povezanih od več sto do več tisoč monosaharidnih enot. Škrob in celuloza sta polisaharida, v katerih so med seboj povezane molekule glukoze.
Škrob je sestavljen iz v vodi topnega dela amiloze (približno 20 %) in netopnega dela amilopektina (približno 80 %). V amilozi so verige spiralno zvite, v amilopektinu pa razvejene kot drevesne veje.
Škrob v žitih in drugih rastlinah je zrnat in v vodi slabo topen. Pri kuhanju se zrnca napnejo in počijo. Pri tem molekule vode prodrejo med zvite verige oz. spirale škrobovih molekul v zrncih. Škrob se pri tem začne topiti.
Rastline zrnca škroba kopičijo v gomoljih in semenih kot hrano za novo rast. Ko posadimo gomolje krompirja in ti vzklijejo, se začne razgradnja – hidroliza škroba. Ta poteka postopno. Velike molekule se cepijo v vse manjše, dokler ne nastanejo molekule glukoze, ki so hrana za novo rastlino.
V človeškem telesu pa škrob do glukoze razgradijo (hidrolizirajo) encimi.
Oglej si poskusa z naslovom Dokazovanje škroba in Hidroliza škroba.
1. Kako dokazujemo škrob?
2. Kaj smo opazili, potem ko smo suspenziji škroba dodali jodovico?
3. V katerih snoveh smo dokazovali škrob in kakšni so bili rezultati?
1. Škrob dokazujemo z jodovico.
2. Opazimo vijoličasto obarvanje škroba.
3. Škrob smo dokazovali v moki, rižu in krompirju. Povsod se pojavi značilna vijoličasta barva škroba.
Najbolj razširjena organska spojina na svetu je celuloza, ki gradi celične stene rastlin.
Bombaž je čista celuloza. Celuloza se v vodi ne topi. Človek in mesojede živali nimajo encimov za razgradnjo celuloze do glukoze. Tako celuloza zanje ni hrana in s tem vir energije.
KLJUČNE BESEDE
• ogljikovi hidrati • monosaharidi, glukoza, fruktoza
• disaharidi, saharoza • polisaharidi, škrob, celuloza
POVZETEK
Ogljikove hidrate glede na število enot v molekuli delimo na monosaharide, disaharide in polisaharide.
V rastlinah nastane pri fotosintezi največ ogljikovih hidratov z molekulsko formulo C6H12O6. To molekulsko formulo imata monosaharida glukoza in fruktoza. Atomi so lahko v molekulah glukoze in fruktoze povezani v verige ali v obroče. V vodnih raztopinah prevladujejo obroči.
Disaharidi vsebujejo dve monosaharidni enoti, povezani s kisikovim atomom. Sladkor, ki ga uporabljamo vsak dan, je disaharid saharoza. V molekuli saharoze sta povezani molekuli glukoze in fruktoze.
Molekule glukoze se lahko povezujejo v verige. Te dolge verige so naravni polimeri; mednje uvrščamo tudi škrob in celulozo. Ker so v škrobu in celulozi molekule glukoze različno povezane, so tudi lastnosti škroba in celuloze različne.