Најважније из лекције
Угљени хидрати се према сложености деле на:
- Моносахариде (\( \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \)): Глукоза (алдохексоза) и фруктоза (кетохексоза). Редукују Фелингов (\( \text{Cu}_2\text{O} \), црвени талог) и Толенсов реагенс (\( \text{Ag} \), сребрно огледало).
- Дисахариде (\( \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \)): Сахароза (глукоза + фруктоза, нередукујући шећер) и лактоза (глукоза + галактоза, редукујући млечни шећер). Киселом хидролизом сахарозе добија се инвертни шећер.
- Полисахариде (\((\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n\)): Скроб (разгранат, резерва енергије биљака, са јодом даје плаву боју) и целулоза (неразграната, градивни материјал, несварљива влакна).
Угљени хидрати су органска једињења изграђена од атома угљеника, водоника и кисеоника (\( \text{C, H, O} \)). Претежно су биљног порекла, а настају процесом фотосинтезе у хлоропластима зелених биљака уз присуство сунчеве светлости и пигмента хлорофила.
\[ 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{светлост, хлорофил}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \]
Једначина фотосинтезе: из угљеник(IV)-оксида и воде настају глукоза и кисеоник.
Према сложености молекула, угљени хидрати се деле у три главне групе:
| Класа | Број структурних јединица | Главни представници |
|---|---|---|
| Моносахариди | 1 јединица (најједноставнији) | Глукоза, фруктоза, галактоза |
| Олигосахариди (дисахариди) | 2 до 10 јединица (дисахариди садрже 2) | Сахароза, лактоза |
| Полисахариди | Више од 10 јединица (природни полимери) | Скроб, целулоза |
Који угљени хидрат је животињског порекла и у којој намирници се налази?
Угљени хидрат животињског порекла је лактоза (млечни шећер), која се налази у млеку женки сисара.
Према хемијском саставу, моносахариди су полихидроксилни алдехиди (алдозе) или полихидроксилни кетони (кетозе).
Имају исту молекулску формулу \( \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \) (хексозе), али различиту структуру:
- Глукоза (алдохексоза): садржи једну алдехидну (\( -\text{CHO} \)) и пет хидроксилних (\( -\text{OH} \)) група. Назива се још и грожђани шећер или декстроза. Налази се у крви и служи као директан извор енергије у ћелијама (користи се за инфузионе растворе).
- Фруктоза (кетохексоза): садржи једну кето (\( >\text{C=O} \)) и пет хидроксилних (\( -\text{OH} \)) група. Назива се и воћни шећер, изузетно је слатког укуса.
Физичка својства: Моносахариди су чврсте кристалне супстанце, беле боје, слатког укуса. Због великог броја поларних \(-\text{OH}\) група одлично се растварају у води, при чему њихови молекули граде цикличне структуре.
Доказне (редукционе) реакције моносахарида:
- Фелингова реакција: Реакцијом са плавим Фелинговим реагенсом (\( \text{Cu}^{2+} \)) настаје карактеристичан црвени талог бакар(I)-оксида (\( \text{Cu}_2\text{O} \)).
- Толенсова реакција (реакција сребрног огледала): Реакцијом са безбојним Толенсовим реагенсом (\( \text{Ag}^+ \)) издваја се елементарно сребро (\( \text{Ag} \)) у виду огледала на зидовима посуде.
Зашто се глукоза користи за инфузионе растворе?
Глукоза је моносахарид који се директно уноси у крвоток без потребе за претходним варењем (разградњом) и ћелије је одмах користе као брз извор енергије за животне процесе.
Дисахариди настају међусобним повезивањем два молекула моносахарида уз издвајање воде (повезани су преко атома кисеоника). Молекулска формула им је \( \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} \).
- Сахароза: изграђена од остатка глукозе и фруктозе. Добија се из шећерне репе и трске (обичан кухињски шећер). Не реагује са Фелинговим и Толенсовим реагенсом.
- Лактоза: изграђена од остатка глукозе и галактозе (млечни шећер). Реагује позитивно са Фелинговим и Толенсовим реагенсом.
\[ \text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11} + \text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{киселина / ензим, } \Delta} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \ (\text{глукоза}) + \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \ (\text{фруктоза}) \]
Хидролиза сахарозе: разлагање молекула под дејством воде у присуству киселине.
Инвертни шећер: Смеша једнаких количина глукозе и фруктозе (1 : 1) настала хидролизом сахарозе. Инвертни шећер је главни састојак природног меда (70–80%), због чега мед представља презасићен раствор који лако кристалише. Хидролизат сахарозе реагује позитивно са Фелинговим и Толенсовим реагенсом.
Да ли ће раствор сахарозе након загревања са разблаженом хлороводоничном киселином дати позитивну реакцију сребрног огледала? Објаснити.
Да. Сахароза сама по себи не реагује са Толенсовим реагенсом, али загревањем са киселином долази до хидролизе при чему настају слободна глукоза и фруктоза (моносахариди), који успешно редукују Толенсов реагенс и дају сребрно огледало.
Полисахариди су природни полимери опште формуле \( (\text{C}_6\text{H}_{10}\text{O}_5)_n \), састављени од великог броја мономера глукозе. Немају сладак укус и не растварају се у хладној води.
| Особина | Скроб | Целулоза |
|---|---|---|
| Структура низа | Разгранат низ остатака глукозе | Дугачак, неразгранат низ остатака глукозе |
| Растворљивост у води | Делимично се раствара у топлој води (гради колоидни раствор/штирак) | Потпуно нерастворљива и у хладној и у топлој води |
| Биолошка улога | Резервна храна биљака (семе, кромпир, плодови) | Градивна улога (изграђује ћелијске зидове биљака) |
| Варење у човеку | Разлаже се до глукозе (извор енергије) | Несварљива за човека (биљна влакна важна за перисталитику и везивање штетних материја) |
| Примена | Прехрана (згушњивач Е 14), производња лепка, штирак | Производња папира, текстила (памук), вате, експлозива |
Доказивање скроба: Са раствором јода скроб даје карактеристично интензивно плаво обојење. Ова реакција се користи за идентификацију скроба у намирницама (нпр. кромпиру, брашну). Целулоза не реагује са раствором јода.
Зашто људи не могу користити целулозу као извор калорија/енергије, иако је она изграђена од молекула глукозе као и скроб?
Људски систем органа за варење не садржи ензиме способне да разграде специфичне везе између молекула глукозе у неразгранатом ланцу целулозе.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (Лаки ниво): Разврстајте следеће угљене хидрате на моносахариде, дисахариде и полисахариде: скроб, глукоза, сахароза, целулоза, лактоза, фруктоза.
- Моносахариди: глукоза, фруктоза
- Дисахариди: сахароза, лактоза
- Полисахариди: скроб, целулоза
Задатак 2 (Средњи ниво): У три необележене епрувете налазе се водени раствори глукозе, сахарозе и скроба. Како помоћу хемијских реакција можете тачно утврдити у којој се епрувети налази која супстанца?
- Додавање раствора јода: Епрувета у којој се појави плаво обојење садржи скроб.
- Фелингова реакција у преостале две епрувете: Растворима се дода Фелингов реагенс и смеша загреје.
- Епрувета у којој настаје црвени талог (\( \text{Cu}_2\text{O} \)) садржи глукозу.
- Епрувета у којој нема промене боје (остаје плава) садржи сахарозу.
Задатак 3 (Средњи ниво): Заокружите тачне тврдње:
а) Глукоза и фруктоза имају исту молекулску формулу.
б) Скроб се одлично раствара у хладној води.
в) Хидролизом сахарозе настају глукоза и галактоза.
г) Лактоза редукује Фелингов и Толенсов реагенс.
а) Глукоза и фруктоза имају исту молекулску формулу.
б) Скроб се одлично раствара у хладној води.
в) Хидролизом сахарозе настају глукоза и галактоза.
г) Лактоза редукује Фелингов и Толенсов реагенс.
Тачне тврдње су: а и г.
Образложење:
а) Тачно – обе имају формулу \( \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \).
б) Нетачно – скроб је нерастворљив у хладној води.
в) Нетачно – хидролизом сахарозе настају глукоза и фруктоза (глукоза и галактоза граде лактозу).
г) Тачно – лактоза је редукујући дисахарид.
Образложење:
а) Тачно – обе имају формулу \( \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 \).
б) Нетачно – скроб је нерастворљив у хладној води.
в) Нетачно – хидролизом сахарозе настају глукоза и фруктоза (глукоза и галактоза граде лактозу).
г) Тачно – лактоза је редукујући дисахарид.
Задатак 4 (Тежи ниво): Узорак непознатог белог праха не показује промену у реакцији са раствором јода, нити реагује са Фелинговим реагенсом. Међутим, након кувања са неколико капи хлороводоничне киселине и неутрализације, раствор даје црвени талог са Фелинговим реагенсом. О којој супстанци је реч и објасните промене?
Реч је о сахарози (кухињском шећеру).
Објашњење:
Објашњење:
- Не реагује са јодом (није скроб).
- Пре третмана киселином не реагује са Фелинговим реагенсом (није слободан моносахарид нити лактоза).
- Загревањем у присуству киселине долази до хидролизе сахарозе на моносахариде (глукозу и фруктозу – инвертни шећер), који имају слободне карбонилне групе и стога накнадно дају позитивну реакцију са Фелинговим реагенсом (црвени талог \( \text{Cu}_2\text{O} \)).
