कोशिका संरचना की रासायनिक संरचना और कार्बोहाइड्रेट के कार्य। पेक्टिन आंतों में पुटीय सक्रिय बैक्टीरिया के प्रजनन को रोकते हैं, शरीर से विषाक्त पदार्थों को हटाने को बढ़ावा देते हैं। शहद, फल, जामुन फ्रूट शुगर से भरपूर होते हैं

कार्बोहाइड्रेट- एल्डिहाइड युक्त पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल ( एल्डोज) या कीटो समूह ( कीटोसिस).

कार्बोहाइड्रेट, मुख्य रूप से सेल्यूलोज, पृथ्वी पर सबसे प्रचुर मात्रा में कार्बनिक यौगिक हैं। स्तनधारियों के शरीर में, कार्बोहाइड्रेट का शरीर के वजन का 1% से भी कम हिस्सा होता है, लेकिन उनकी भूमिका बहुत बड़ी होती है। कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीयोग्लाइकेन्स के घटक होने के कारण, संयोजी ऊतक का हिस्सा होते हैं . ग्लिको- तथा म्यूकोप्रोटीनहैं अभिन्न अंगशरीर के सुरक्षात्मक बलगम, रक्त प्लाज्मा का हिस्सा हैं, कोशिकाओं के ग्लाइकोकैलिक्स का निर्माण करते हैं। कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा का मुख्य स्रोत हैं।

कार्बोहाइड्रेट को उनके आणविक भार के अनुसार वर्गीकृत किया जाता है:

मोनोसेकेराइड पर;

ओलिगोसेकेराइड (2-10 मोनोसेकेराइड);

पॉलीसेकेराइड (10 से अधिक मोनोसेकेराइड)।

मोनोसैकराइडएक पॉलीहाइड्रिक स्निग्ध अल्कोहल का एल्डिहाइड या कीटोन है। सबसे सरल मोनोसेकेराइड ट्रायोज़ हैं: ग्लिसराल्डिहाइड (एल्डोज) और डायहाइड्रोक्सीसिटोन (केटोस):

चार कार्बन परमाणुओं वाले मोनोसेकेराइड टेट्रोज़ होते हैं, जिनमें पाँच पेंटोस होते हैं, छह वाले हेक्सोज़ होते हैं, सात वाले हेप्टुलोज़ होते हैं, और आठ वाले ऑक्टुलोज़ होते हैं।

मोनोसेकेराइड वैकल्पिक रूप से सक्रिय यौगिक हैं। उनकी ऑप्टिकल गतिविधि एक असममित कार्बन परमाणु के कारण होती है (यानी एक जिसमें सभी चार वैलेंस अलग-अलग रेडिकल से जुड़े होते हैं)। सबसे सरल एल्डोज, ग्लिसराल्डिहाइड, में पहले से ही ऐसा असममित परमाणु होता है। इसके दो स्थानिक रूप संभव हैं, जो एक दूसरे के दर्पण प्रतिबिंब हैं, जिन्हें रोटेशन के दौरान जोड़ा नहीं जा सकता है। वे कहते हैं स्थानिक आइसोमर्स या स्टीरियोइसोमर्स; बड़ी संख्या में चिरल केंद्रों वाले मोनोसेकेराइड में, ऑक्सो समूह से सबसे दूर चिरल केंद्र के विन्यास का उपयोग ग्लिसराल्डिहाइड के साथ तुलना के लिए किया जाता है। इसके अलावा, यदि ऐसे कार्बन परमाणु का विन्यास विन्यास के साथ मेल खाता है डी-ग्लिसराल्डिहाइड (इसके प्रक्षेपण सूत्र में, OH समूह दाईं ओर स्थित हैं, डेक्सटर दाईं ओर है), तो सामान्य तौर पर मोनोसेकेराइड का होता है डी-श्रृंखला, के साथ मेल खाने पर ली-ग्लिसराल्डिहाइड - to ली- पंक्ति (लीवस - लेफ्ट)। स्टीरियोइसोमर्स के रासायनिक गुण समान होते हैं, लेकिन ऑप्टिकल गतिविधि (ध्रुवीकृत प्रकाश के विमान के घूमने का कोण जब यह चीनी के घोल से गुजरता है) अलग होता है। मोनोसेकेराइड द्वारा प्रकाश के ध्रुवीकरण के विमान के रोटेशन की दिशा को "+" - दाईं ओर और "-" - बाईं ओर इंगित किया जाता है और यह उनके संबंधित नहीं है डी- तथा ली-पंक्तियाँ। संकेत प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया जाता है। तो, ग्लिसराल्डिहाइड के लिए, डेक्सट्रोरोटेटरी (+) निकला डी-फार्म।

मोनोसैकेराइड में कार्बन श्रृंखला के लंबे होने के साथ, असममित कार्बन परमाणुओं की संख्या बढ़ जाती है, जबकि स्टीरियोइसोमर्स की संख्या 2 होगी। एन (एनअसममित सी परमाणुओं की संख्या है)। इस प्रकार, 4 असममित कार्बन परमाणुओं वाले हेक्सोज में 16 स्टीरियोइसोमर्स और 8 अलग-अलग रासायनिक रूप से अलग यौगिक होंगे। प्राकृतिक मोनोसैकेराइड का विशाल बहुमत से संबंधित है डी-पंक्ति। सेल एंजाइम सख्ती से स्टीरियोइसोमर्स के बीच अंतर करते हैं, मुख्य रूप से संश्लेषण और क्षय का कारण बनते हैं डी-मोनोसैकराइड्स।

मोनोसैकराइड मौजूद हो सकते हैं खुले और चक्रीय रूप(5-सदस्यीय - फ़ुरानोज़ रिंग, 6-सदस्यीय - पाइरोज़ रिंग)। एक वलय के बनने से पहले कार्बन परमाणु पर एक अतिरिक्त चिरायता केंद्र का आभास होता है। इस केंद्र को एनोमेरिक कहा जाता है, और संबंधित दो स्टीरियोइसोमर्स को ए- और बी-एनोमर्स कहा जाता है। ए-एनोमर में, एनोमेरिक सेंटर का कॉन्फ़िगरेशन "टर्मिनल" चिरल सेंटर के कॉन्फ़िगरेशन के साथ मेल खाता है, जबकि एनोमर में यह विपरीत है।

विभिन्न मोनोसेकेराइड के रासायनिक गुण उनकी संरचना की समानता के कारण समान हैं।

1. उनके पास गुण हैं अपचायक कारक(उनके अणु में एक एल्डिहाइड समूह की उपस्थिति के कारण), जो शर्करा का गुणात्मक और मात्रात्मक निर्धारण करना संभव बनाता है। इस संपत्ति के आधार पर के बारे में- रक्त में ग्लूकोज के स्तर और मूत्र में शर्करा के निर्धारण के लिए प्रतिक्रिया (ट्रोमर, नाइलैंडर) को निर्धारित करने के लिए टोल्यूडीन विधि। हालांकि, ये विधियां पर्याप्त विशिष्ट नहीं हैं, क्योंकि ग्लूकोज के अलावा, अन्य कम करने वाली शर्करा भी रंग प्रतिक्रिया देती हैं।

2. जब मोनोसैकेराइड का ऑक्सीकरण होता है, यूरोनिक एसिड, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण ग्लूकोरोनिक एसिड है, जो संयोजी ऊतक के मुख्य पदार्थ का हिस्सा है।

3. मोनोसेकेराइड बनाने में सक्षम हैं ईथर; हेक्सोज (ग्लूकोज, फ्रुक्टोज, गैलेक्टोज) और पेंटोस (राइबोज और डीऑक्सीराइबोज) के फॉस्फोरिक एस्टर विशेष रूप से महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि यह फॉस्फोराइलेटेड शर्करा है जो चयापचय प्रतिक्रियाओं में शामिल होते हैं।

4. मोनोसेकेराइड एक अमीनो समूह (ग्लूकोसामाइन बनते हैं) संलग्न कर सकते हैं और एसिटिलेटेड हो सकते हैं।

ध्यान दें! मोनोसेकेराइड एक दूसरे से बंध सकते हैं

ओलिगोसेकेराइड।मानव पोषण के लिए विशेष महत्व के हैं डिसैक्राइड: सुक्रोज(ग्लूकोज + फ्रुक्टोज), माल्टोस(दो ग्लूकोज अवशेष) और लैक्टोज(ग्लूकोज + गैलेक्टोज)। लैक्टोज, जिसे मिल्क शुगर भी कहा जाता है, दूध में मुख्य कार्बोहाइड्रेट है।

सुक्रोज - गन्ना (चुकंदर) चीनी; चूंकि सुक्रोज की संरचना में फ्रुक्टोज ग्लूकोज के एल्डिहाइड समूह से जुड़े 5-सदस्यीय (फुरानोज) रिंग द्वारा दर्शाया जाता है, फ्रुक्टोज एक कम करने वाले एजेंट के गुणों को प्रदर्शित नहीं करता है।

मोनोसैकेराइड के बीच के बंधन को कहा जाता है ग्लाइकोसिडिक. यह OH समूह C . के बीच बनता है - एक मोनोसेकेराइड का 1 और OH-समूह C-4 - दूसरे का; इस मामले में, मोनोसैकराइड के चक्रीय रूप के पहले कार्बन परमाणु की विषमता के कारण, दो प्रकार के विन्यास हो सकते हैं: रिंग का एक α-ग्लाइकोसिडिक बंधन (यदि दोनों ओएच समूह संरचना में एक ही स्थिति में हैं) और एक β-ग्लाइकोसिडिक बंधन (यदि दोनों OH समूह वलय के संबंध में अलग-अलग स्थिति में हैं):

एंजाइमों में ग्लाइकोसिडिक बंधन के प्रकार के संबंध में विशिष्टता होती है, जिसका पोषण में बहुत महत्व है। तो, एमाइलेज, जो स्टार्च और ग्लाइकोजन को तोड़ता है, है α-ग्लाइकोसिडेज़।एक एंजाइम जो टूट जाता है β- मनुष्यों में ग्लाइकोसिडिक बंधन अनुपस्थित होते हैं, इसलिए सेल्यूलोज (ग्लूकोज अवशेषों से मिलकर बनता है β- ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड) पचता नहीं है। दीमक और कुछ अन्य कीट सेल्यूलोज को पचाते हैं।

सेल्युलोज (फाइबर) संदर्भित करता है पॉलीसैकराइड . स्टार्च के साथ, यह पौधों में मुख्य कार्बोहाइड्रेट है। सबसे महत्वपूर्ण मानव पॉलीसेकेराइड, जो ग्लूकोज अवशेषों से भी निर्मित होता है, है ग्लाइकोजन. स्टार्च और ग्लाइकोजन ग्लूकोज की शाखित श्रृंखलाएं हैं। रासायनिक रूप से, सेल्युलोज, स्टार्च और ग्लाइकोजन हैं होमोसेक्सुअलपॉलीसेकेराइड (ग्लाइकोजन की संरचना नीचे वर्णित है)।

असमलैंगिकपॉलीसेकेराइड्स को म्यूकोपॉलीसेकेराइड्स, प्रोटीओग्लाइकेन्स और ग्लाइकोप्रोटीन द्वारा दर्शाया जाता है (इस पर अधिक अध्याय 17 में)।

ध्यान दें! कार्बोहाइड्रेट केवल ऊर्जा के स्रोत से कहीं अधिक हैं

पोषण में, कार्बोहाइड्रेट का मुख्य जैविक मूल्य है स्टार्च और ग्लाइकोजन, जो उनके क्षय के दौरान ऊर्जा की रिहाई के साथ शरीर द्वारा आसानी से अवशोषित हो जाते हैं। सेल्यूलोजऔर हेटरोपॉलीसेकेराइड कंघी के समान आकार, हालांकि उन्हें आंतों के एंजाइमों द्वारा तोड़ा नहीं जा सकता है, पोषण में भी बहुत महत्वपूर्ण हैं।

सेल्यूलोजआंतों की गतिशीलता और पित्त स्राव को उत्तेजित करता है, पानी को बनाए रखता है और मल की मात्रा को बढ़ाता है, जिससे कब्ज की घटना को रोकता है (रेक्टल कैंसर की रोकथाम), यह आहार कोलेस्ट्रॉल के अवशोषण को रोकता है, और फाइबर द्वारा पित्त एसिड का सोखना उनके कोकार्सिनोजेनिक प्रभाव को कमजोर करता है। बड़ी आंत की श्लेष्मा झिल्ली।

कंघी के समान आकाररेडियोन्यूक्लाइड सहित भारी धातुओं को बांधने में सक्षम है, जो शरीर के ऊतकों में उनके प्रवेश को कम करता है। केला, सेब, लाल और काले करंट पेक्टिन से भरपूर होते हैं।

कार्बोहाइड्रेट का जैविक मूल्य उनके तक सीमित नहीं है ऊर्जामहत्व (विशेष रूप से ध्यान दें कि ग्लूकोज तंत्रिका ऊतक और गुर्दे के कॉर्टिकल पदार्थ के लिए मुख्य ऊर्जा आपूर्तिकर्ता है, और एरिथ्रोसाइट्स के लिए यह एकमात्र है)। वे शरीर में प्रदर्शन करते हैं प्लास्टिक(संरचनात्मक) कार्य, ग्लाइकोप्रोटीन का एक हिस्सा होने के नाते, अंतरकोशिकीय पदार्थसंयोजी ऊतक, कोशिकाओं के प्लाज्मा झिल्ली के ग्लाइकोकैलिक्स; मोनोसैकेराइड राइबोज और डीऑक्सीराइबोज न्यूक्लिक एसिड के संरचनात्मक घटक हैं।

उपचयकार्बोहाइड्रेट का कार्य यह है कि वे फैटी एसिड के संश्लेषण के लिए सब्सट्रेट का मुख्य स्रोत हैं, और ग्लूकोज (ए-कीटो एसिड) के टूटने वाले उत्पाद ग्लाइकोजेनिक अमीनो एसिड के संश्लेषण के लिए एक सब्सट्रेट के रूप में काम करते हैं। निष्क्रियकार्बोहाइड्रेट का कार्य भी महत्वपूर्ण है: यकृत में यूडीपी-ग्लुकुरोनिक एसिड कई जहरीले यौगिकों को बांधता है, जिससे उन्हें अधिक हाइड्रोफिलिसिटी और पित्त में घुलने की क्षमता मिलती है। अत्यंत महत्वपूर्ण रिसेप्टरकार्बोहाइड्रेट का कार्य - कई एंटीबॉडी का एक अभिन्न अंग होने के नाते, वे अपने प्रतिजनों की "मान्यता" प्रदान करते हैं; कार्बोहाइड्रेट हार्मोन और न्यूरोट्रांसमीटर के रिसेप्टर्स का हिस्सा हैं, जो सेल गतिविधि के नियमन में भाग लेते हैं।

ध्यान दें! कार्बोहाइड्रेट का पाचन मुंह में शुरू होता है

लार एंजाइमों द्वारा मुंह में कार्बोहाइड्रेट पच जाते हैं। α-एमाइलेज. एंजाइम आंतरिक α(1→4)-ग्लाइकोसिडिक बांड को साफ करता है। इस स्थिति में, स्टार्च (या ग्लाइकोजन) के अधूरे हाइड्रोलिसिस के उत्पाद बनते हैं - डेक्सट्रिन. माल्टोज भी कम मात्रा में बनता है। α-amylase के सक्रिय केंद्र में Ca 2+ आयन होते हैं। Na + आयन एंजाइम को सक्रिय करते हैं।

पर आमाशय रसअम्लीय वातावरण में एमाइलेज निष्क्रिय होने के कारण कार्बोहाइड्रेट का पाचन बाधित होता है।

कार्बोहाइड्रेट के पाचन का मुख्य स्थल है ग्रहणीजहां यह अग्नाशयी रस में उत्सर्जित होता है α- एमाइलेज यह एंजाइम स्टार्च और ग्लाइकोजन के टूटने को पूरा करता है, जो लार एमाइलेज द्वारा शुरू होकर माल्टोस में बदल जाता है। α(1→6)-ग्लाइकोसिडिक बंधन का हाइड्रोलिसिस आंतों के एंजाइम एमाइलो-1,6-ग्लूकोसिडेज़ और ओलिगो-1,6-ग्लूकोसिडेज़ द्वारा उत्प्रेरित होता है। .

भोजन से माल्टोस और डिसाकार्इड्स का पाचन उपकला कोशिकाओं (एंटरोसाइट्स) के ब्रश सीमा के क्षेत्र में किया जाता है। छोटी आंत. डिसैकराइडेस एंटरोसाइट माइक्रोविली के अभिन्न प्रोटीन हैं। वे चार एंजाइमों से युक्त एक पॉलीएंजाइमेटिक कॉम्प्लेक्स बनाते हैं, जिसके सक्रिय केंद्र आंतों के लुमेन में निर्देशित होते हैं।

1एम अल्ताज़ा(ए-ग्लूकोसिडेज़) हाइड्रोलाइज़ माल्टोसदो अणुओं के लिए डी-ग्लूकोज।

2. लैक्टेज(बी-गैलेक्टोसिडेज) हाइड्रोलाइज लैक्टोजपर डी-गैलेक्टोज और डी-ग्लूकोज।

3. आइसोमाल्टेज / शुगरसे(डबल-एक्टिंग एंजाइम) के दो सक्रिय केंद्र अलग-अलग डोमेन में स्थित हैं। एंजाइम हाइड्रोलाइज सुक्रोजइससे पहले डी-फ्रुक्टोज और डी-ग्लूकोज, और एक अन्य सक्रिय साइट की मदद से, एंजाइम हाइड्रोलिसिस को उत्प्रेरित करता है आइसोमाल्टोजदो अणुओं तक डी-ग्लूकोज।

कुछ लोगों में दूध असहिष्णुता, पेट दर्द, सूजन (पेट फूलना) और दस्त से प्रकट होता है, लैक्टेज गतिविधि में कमी के कारण होता है। लैक्टेज की कमी तीन प्रकार की होती है।

1. वंशानुगत लैक्टेज की कमी. बिगड़ा हुआ सहनशीलता के लक्षण जन्म के बाद बहुत जल्दी विकसित होते हैं . लैक्टोज मुक्त भोजन खिलाने से लक्षण गायब हो जाते हैं।

2. कम प्राथमिक लैक्टेज गतिविधि(पूर्ववर्ती व्यक्तियों में लैक्टेज गतिविधि में क्रमिक कमी)। यूरोप में 15% बच्चों और पूर्व, एशिया, अफ्रीका और जापान में 80% बच्चों में, जैसे-जैसे वे बड़े होते हैं, इस एंजाइम का संश्लेषण धीरे-धीरे बंद हो जाता है, और वयस्कों में उपरोक्त लक्षणों के साथ दूध के प्रति असहिष्णुता विकसित हो जाती है। ऐसे लोग डेयरी उत्पादों को अच्छी तरह सहन करते हैं।

2. निम्न माध्यमिक लैक्टेज गतिविधि. दूध अपच अक्सर का परिणाम होता है आंतों के रोग(उष्णकटिबंधीय और गैर-उष्णकटिबंधीय स्प्रू, क्वाशियोरकोर, कोलाइटिस, गैस्ट्रोएंटेराइटिस)।

लैक्टेज की कमी के लिए वर्णित लक्षणों के समान लक्षण अन्य डिसैकराइडेस की कमी के लक्षण हैं। उपचार का उद्देश्य आहार से संबंधित डिसैकराइड को खत्म करना है।

ध्यान दें! ग्लूकोज विभिन्न तंत्रों द्वारा विभिन्न अंगों की कोशिकाओं में प्रवेश करता है।

स्टार्च और डिसैकराइड के पूर्ण पाचन के मुख्य उत्पाद ग्लूकोज, फ्रुक्टोज और गैलेक्टोज हैं। मोनोसैकराइड्स आंत से रक्त में प्रवेश करते हैं, दो बाधाओं को पार करते हुए: आंतों के लुमेन का सामना करने वाली ब्रश सीमा झिल्ली और एंटरोसाइट की आधारभूत झिल्ली।

कोशिकाओं में ग्लूकोज के प्रवेश के दो तंत्र ज्ञात हैं: Na + आयनों के स्थानांतरण से जुड़े सुगम प्रसार और द्वितीयक सक्रिय परिवहन।

ग्लूकोज ट्रांसपोर्टर (GLUTs), जो कोशिका झिल्ली के माध्यम से इसके सुगम प्रसार के लिए एक तंत्र प्रदान करते हैं, संबंधित समरूप प्रोटीन का एक परिवार बनाते हैं, बानगीजिसकी संरचना एक लंबी पॉलीपेप्टाइड श्रृंखला है, जो 12 ट्रांसमेम्ब्रेन पेचदार खंड बनाती है (चित्र। 5.1)। झिल्ली की बाहरी सतह पर स्थित डोमेन में से एक में ओलिगोसेकेराइड होता है। एन- तथा सी- कैरियर के टर्मिनल सेक्शन को सेल के अंदर घुमाया जाता है। ट्रांसपोर्टर के तीसरे, 5 वें, 7 वें और 11 वें ट्रांसमेम्ब्रेन सेगमेंट एक चैनल बनाते हैं जिसके माध्यम से ग्लूकोज सेल में प्रवेश करता है। इन खंडों की संरचना में परिवर्तन ग्लूकोज को कोशिका में ले जाने की प्रक्रिया को सुनिश्चित करता है। इस परिवार के वाहक में 492-524 अमीनो एसिड अवशेष होते हैं और ग्लूकोज के लिए उनकी आत्मीयता में अंतर होता है। प्रत्येक ट्रांसपोर्टर विशिष्ट कार्य करता प्रतीत होता है।

I. कार्बोहाइड्रेट की संरचना

19 वीं शताब्दी में प्रस्तावित "कार्बोहाइड्रेट" शब्द इस धारणा पर आधारित था कि सभी कार्बोहाइड्रेट में 2 घटक होते हैं - कार्बन और पानी, और उनकी मौलिक संरचना को सामान्य सूत्र C m (H 2 O) n द्वारा व्यक्त किया जा सकता है। यद्यपि इस नियम के अपवाद हैं और यह बिल्कुल सटीक नहीं है, फिर भी, निर्दिष्ट परिभाषा समग्र रूप से कार्बोहाइड्रेट के वर्ग के सरलतम लक्षण वर्णन की अनुमति देती है। इसके अलावा, "कार्बोहाइड्रेट" शब्द को "ग्लाइसाइड्स" से बदलने के लिए रासायनिक नामकरण पर आयोग का एक प्रयास विफल रहा। नया शब्द व्यापक रूप से स्वीकार नहीं किया गया था। "कार्बोहाइड्रेट" शब्द ने जड़ें जमा ली हैं और इसे आम तौर पर मान्यता प्राप्त है।

कार्बोहाइड्रेट को उनके घटक मोनोमर्स की मात्रा के आधार पर 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है: मोनोसेकेराइड, ओलिगोसेकेराइड और पॉलीसेकेराइड।

ए मोनोसैकराइड्स

मोनोसैकेराइड एक कार्बोनिल समूह वाले पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के व्युत्पन्न हैं। कार्बोनिल समूह के अणु में स्थिति के आधार पर, मोनोसेकेराइड को एल्डोज और केटोज में विभाजित किया जाता है।

संरचना द्वारा मोनोसैकराइड को सरल कार्बोहाइड्रेट के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है, क्योंकि वे पाचन के दौरान हाइड्रोलाइज्ड नहीं होते हैं, जटिल लोगों के विपरीत, जो सरल कार्बोहाइड्रेट बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस पर विघटित होते हैं। मोनोसेकेराइड के मुख्य प्रतिनिधियों की संरचना अंजीर में दिखाई गई है। 7-1.

मानव भोजन (फल, शहद, जूस) में थोड़ी मात्रा में मोनोसेकेराइड होते हैं, मुख्य रूप से ग्लूकोज और फ्रुक्टोज।

शर्कराएक एल्डोहेक्सोज है। यह रैखिक और चक्रीय रूपों में मौजूद हो सकता है। ग्लूकोज का चक्रीय रूप, थर्मोडायनामिक रूप से बेहतर, कारण बनता है रासायनिक गुणग्लूकोज। सभी हेक्सोज की तरह, ग्लूकोज में 4 असममित कार्बन परमाणु होते हैं, जो स्टीरियोइसोमर्स की उपस्थिति का निर्धारण करते हैं। 16 स्टीरियोइसोमर्स का निर्माण संभव है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण डी- और एल-ग्लूकोज हैं। इस प्रकार के समावयवी एक दूसरे को प्रतिबिम्बित करते हैं (चित्र 7-2)।

पांचवें कार्बन परमाणु के सापेक्ष एच- और ओएच-समूहों का स्थान निर्धारित करता है कि ग्लूकोज डी- या एल-श्रृंखला से संबंधित है या नहीं। स्तनधारियों के शरीर में, मोनोसेकेराइड डी-कॉन्फ़िगरेशन में होते हैं, क्योंकि इसके परिवर्तन को उत्प्रेरित करने वाले एंजाइम ग्लूकोज के इस रूप के लिए विशिष्ट होते हैं। समाधान में, जब मोनोसेकेराइड का चक्रीय रूप बनता है, तो 2 और आइसोमर्स (α- और β-isomers) बनते हैं, जिन्हें एनोमर्स कहा जाता है, जो C के सापेक्ष H- और OH-समूहों की एक निश्चित रचना को दर्शाता है, (चित्र 7- 3))। α-D-ग्लूकोज में, OH समूह वलय के तल के नीचे स्थित होता है, जबकि β-D-ग्लूकोज में, इसके विपरीत, यह वलय के तल के ऊपर होता है।

फ्रुक्टोजकेटोहेक्सोज है (कीटोग्रुप दूसरे कार्बन परमाणु पर स्थित है)। फ्रुक्टोज, ग्लूकोज की तरह, चक्रीय रूप में मौजूद होता है, जिससे α- और β-anomers बनते हैं (चित्र 7-4)।

B. मोनोसैकेराइड की अभिक्रियाएँ

हाइड्रॉक्सिल, एल्डिहाइड और कीटोन समूहों की उपस्थिति मोनोसेकेराइड को अल्कोहल, एल्डिहाइड या कीटोन की प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने की अनुमति देती है। ये प्रतिक्रियाएं काफी असंख्य हैं। इस खंड में, उनमें से केवल कुछ का ही वर्णन किया जाएगा, और मुख्य रूप से सबसे बड़े जैविक महत्व के।

इस खंड में, मोनोसेकेराइड की मुख्य प्रतिक्रियाओं को डी-ग्लूकोज (छवि 7-5) के उदाहरण का उपयोग करके माना जाता है, हालांकि यह ध्यान में रखना चाहिए कि अन्य मोनोसेकेराइड, साथ ही साथ उनके डेरिवेटिव भी चयापचय में भाग लेते हैं। कार्बोहाइड्रेट।

उत्परिवर्तन, या विसंगति -मोनोसैकेराइड्स के विसंगतिपूर्ण रूपों का अंतःरूपण, α- और β-रूपों के एनोमर्स समाधान में संतुलन की स्थिति में हैं। जब यह संतुलन पहुँच जाता है, तो उत्परिवर्तन होता है - पाइरन रिंग का खुलना और बंद होना और, तदनुसार, मोनोसैकराइड के पहले कार्बन पर एच- और ओएच-समूहों की व्यवस्था में बदलाव।

ग्लाइकोसाइड्स का निर्माण।ग्लाइकोसिडिक बंधन महान जैविक महत्व का है, क्योंकि यह इस बंधन की मदद से है कि ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड की संरचना में मोनोसेकेराइड के सहसंयोजक बंधन को अंजाम दिया जाता है। जब एक ग्लाइकोसिडिक बंधन बनता है, तो एक मोनोसेकेराइड का एनोमेरिक ओएच समूह दूसरे के ओएच समूह के साथ बातचीत करता है।

चावल। 7-3.α - तथाβ डी-ग्लूकोज के एनोमर्स।

चावल। 7-4.α - तथा β डी-फ्रुक्टोज के एनोमर्स।

मोनोसैकराइड या अल्कोहल। इस मामले में, एक पानी का अणु अलग हो जाता है और एक ओ-ग्लाइकोसिडिक बंधन बनता है। सभी रैखिक ओलिगोमर्स (डिसाकार्इड्स को छोड़कर) या पॉलिमर में दो ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड के निर्माण में शामिल मोनोमर अवशेष होते हैं, केवल एक ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड बनाने वाले टर्मिनल अवशेषों को छोड़कर। कुछ ग्लाइकोसिडिक अवशेष तीन ग्लाइकोसिडिक बांड बना सकते हैं, जो शाखित ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड के लिए विशिष्ट है। ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड में एक मुक्त एनोमेरिक ओएच समूह के साथ एक टर्मिनल मोनोसैकराइड अवशेष हो सकता है जो ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में उपयोग नहीं किया जाता है। इस मामले में, रिंग खोलने से एक मुक्त कार्बोनिल समूह का निर्माण हो सकता है जो ऑक्सीकरण करने में सक्षम है। ऐसे ओलिगो- और पॉलीसेकेराइड में कम करने वाले गुण होते हैं और इसलिए उन्हें कम करना या कम करना कहा जाता है (चित्र 7-6)।

एक मोनोसेकेराइड का एनोमेरिक ओएच समूह अन्य यौगिकों के एनएच 2 समूह के साथ बातचीत कर सकता है, जिसके परिणामस्वरूप एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन बन सकता है। एक समान बंधन न्यूक्लियोटाइड और ग्लाइकोप्रोटीन में मौजूद है (चित्र 7-7)।

ईथरीकरण।यह मोनोसैकेराइड के ओएच समूहों और विभिन्न एसिड के बीच एस्टर बंधन के गठन की प्रतिक्रिया है। फॉस्फोएस्टर, मोनोसेकेराइड के एस्टर और फॉस्फोरिक एसिड, कार्बोहाइड्रेट के चयापचय में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। ग्लूकोज के चयापचय में एक विशेष स्थान

चावल। 7-6. पॉलीसेकेराइड की संरचना। ए।α-1,4- और α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधों का निर्माण। बी।एक रैखिक पॉलीसेकेराइड की संरचना: 1 - मोनोमर्स के बीच α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड; 2 - गैर-कम करने वाला अंत (विसंगति कार्बन पर एक मुक्त कार्बोनिल समूह का निर्माण असंभव है); 3 - कम करने वाला अंत (अनोमेरिक कार्बन पर एक मुक्त कार्बोनिल समूह के गठन के साथ अंगूठी का उद्घाटन संभव है)।

चावल। 7-7. ग्लाइकोप्रोटीन में O- और N-ग्लाइकोसिडिक बंधों का निर्माण। 1 - शतावरी के एमाइड समूह और मोनोसैकराइड के ओएच समूह के बीच एन-ग्लाइकोसिडिक बंधन; 2 - सेरीन के OH समूह और एक मोनोसैकेराइड के OH समूह के बीच O-ग्लाइकोसिडिक बंधन।

ग्लूकोज-6-फॉस्फेट पर कब्जा कर लेता है। ग्लूकोज-6-फॉस्फेट का निर्माण एटीपी-निर्भर प्रतिक्रिया के दौरान होता है जिसमें किनेसेस के समूह से संबंधित एंजाइम शामिल होते हैं। इस प्रतिक्रिया में एटीपी फॉस्फेट समूह के दाता के रूप में कार्य करता है। मोनोसैकेराइड के फॉस्फोएस्टर एटीपी के उपयोग के बिना भी बन सकते हैं। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज-1-फॉस्फेट ग्लाइकोजन से एच 3 पीओ 4 की भागीदारी के साथ बनता है। मोनोसैकेराइड फॉस्फोएस्टर का शारीरिक महत्व इस तथ्य में निहित है कि वे चयापचय रूप से सक्रिय संरचनाएं हैं। मोनोसैकराइड फास्फारिलीकरण प्रतिक्रिया भी चयापचय के लिए महत्वपूर्ण है क्योंकि कोशिका झिल्लीइन यौगिकों के लिए थोड़ा पारगम्य, अर्थात्। कोशिका मोनोसेकेराइड को इस तथ्य के कारण बरकरार रखती है कि वे फॉस्फोराइलेटेड रूप में हैं।

ऑक्सीकरण और कमी।जब ग्लूकोज -CHO और -CH 2 OH के अंतिम समूह ऑक्सीकृत होते हैं, तो 3 अलग-अलग डेरिवेटिव बनते हैं। -CHO समूह के ऑक्सीकरण से ग्लूकोनिक अम्ल बनता है। यदि अंतिम समूह -CH 2 OH ऑक्सीकरण से गुजरता है, तो ग्लुकुरोनिक एसिड बनता है। और यदि दोनों अंतिम समूह ऑक्सीकृत हो जाते हैं, तो सैकरिक अम्लजिसमें 2 कार्बोक्सिल समूह होते हैं। पहले कार्बन की कमी से चीनी अल्कोहल - सोर्बिटोल का निर्माण होता है।

बी ओलिगोसेकेराइड्स

ओलिगोसेकेराइड में ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े कई (दो से दस तक) मोनोसैकराइड अवशेष होते हैं। डिसाकार्इड्स सबसे आम ओलिगोमेरिक कार्बोहाइड्रेट हैं जो मुक्त रूप में पाए जाते हैं, अर्थात। अन्य यौगिकों से असंबंधित। रासायनिक प्रकृति से, डिसैकराइड ग्लाइकोसाइड होते हैं जिनमें α- या β-कॉन्फ़िगरेशन में ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े 2 मोनोसेकेराइड होते हैं। भोजन में मुख्य रूप से सुक्रोज, लैक्टोज और माल्टोज जैसे डिसैकराइड होते हैं (चित्र 7-8)।

सुक्रोज- एक डिसैकराइड जिसमें α-D-ग्लूकोज और β-D-फ्रुक्टोज होता है जो एक α,β-1,2-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़ा होता है। सुक्रोज में, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अवशेषों के दोनों एनोमेरिक ओएच समूह ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल होते हैं। इसलिए, सुक्रोज एक कम करने वाली चीनी नहीं है। सुक्रोज एक मीठा स्वाद के साथ घुलनशील डिसैकराइड है। सुक्रोज का स्रोत पौधे हैं, विशेष रूप से चुकंदर, गन्ना। उत्तरार्द्ध सुक्रोज के तुच्छ नाम के उद्भव की व्याख्या करता है - " गन्ना की चीनी".

लैक्टोज- दूध चीनी; स्तनधारी दूध में सबसे महत्वपूर्ण डिसैकराइड। पर गाय का दूधमानव दूध में 5% तक लैक्टोज होता है - 8% तक। लैक्टोज में, डी-गैलेक्टोज अवशेष के पहले कार्बन परमाणु के एनोमेरिक ओएच समूह को β-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा डी-ग्लूकोज (β-1,4-बॉन्ड) के चौथे कार्बन परमाणु से जोड़ा जाता है। चूंकि ग्लूकोज अवशेषों का एनोमेरिक कार्बन परमाणु ग्लाइकोसिडिक बंधन के निर्माण में शामिल नहीं है, इसलिए लैक्टोज एक कम करने वाली चीनी है।

माल्टोसआंशिक रूप से हाइड्रोलाइज्ड स्टार्च युक्त उत्पादों के साथ आता है, उदाहरण के लिए, माल्ट, बीयर। आंतों में स्टार्च के टूटने से माल्टोज भी बनता है। माल्टोस में दो डी-ग्लूकोज अवशेष होते हैं जो एक α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

आइसोमाल्टोज- आंत में स्टार्च के टूटने के दौरान बनने वाला एक मध्यवर्ती उत्पाद। इसमें दो डी-ग्लूकोज अवशेष होते हैं, लेकिन ये मोनोसेकेराइड एक α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधन से जुड़े होते हैं।

डी पॉलीसेकेराइड्स

पॉलीसेकेराइड के बीच संरचनात्मक अंतर द्वारा निर्धारित किया जाता है:

• श्रृंखला बनाने वाले मोनोसेकेराइड की संरचना;
• श्रृंखला में मोनोमर्स को जोड़ने वाले ग्लाइकोसिडिक बांड का प्रकार;
• श्रृंखला में मोनोसैकराइड अवशेषों का क्रम।

मोनोसैकराइड अवशेषों की संरचना के आधार पर, पॉलीसेकेराइड को विभाजित किया जा सकता है होमोपॉलीसेकेराइड्स(सभी मोनोमर्स समान हैं) और हेटरोपॉलीसेकेराइड्स(मोनोमर्स अलग हैं)। दोनों प्रकार के पॉलीसेकेराइड में मोनोमर्स और शाखित दोनों की रैखिक व्यवस्था हो सकती है।

उनके द्वारा किए जाने वाले कार्यों के आधार पर, पॉलीसेकेराइड को 3 मुख्य समूहों में विभाजित किया जा सकता है:

• आरक्षित पॉलीसेकेराइड जो एक ऊर्जा कार्य करते हैं। ये पॉलीसेकेराइड शरीर द्वारा आवश्यकतानुसार उपयोग किए जाने वाले ग्लूकोज के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। इन कार्बोहाइड्रेट का आरक्षित कार्य उनकी बहुलक प्रकृति द्वारा प्रदान किया जाता है। पॉलिसैक्राइड

• मोनोसेकेराइड की तुलना में कम घुलनशील, इसलिए वे आसमाटिक दबाव को प्रभावित नहीं करते हैं और इसलिए कोशिका में जमा हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, स्टार्च - पौधों की कोशिकाओं में, ग्लाइकोजन - पशु कोशिकाओं में;

• संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड जो यांत्रिक शक्ति के साथ कोशिकाओं और अंगों को प्रदान करते हैं (खंड 15 देखें);
• पॉलीसेकेराइड, जो बाह्य मैट्रिक्स का हिस्सा हैं, ऊतकों के निर्माण के साथ-साथ कोशिकाओं के प्रसार और भेदभाव में भाग लेते हैं। बाह्य मैट्रिक्स पॉलीसेकेराइड पानी में घुलनशील और अत्यधिक हाइड्रेटेड होते हैं (खंड 15 देखें)।

मानव भोजन में ज्यादातर पॉलीसेकेराइड होते हैं पौधे की उत्पत्ति- स्टार्च, सेल्यूलोज। एक पशु पॉलीसेकेराइड, ग्लाइकोजन, कम मात्रा में प्रवेश करता है।

स्टार्च- आहार का सबसे महत्वपूर्ण कार्बोहाइड्रेट घटक। यह पौधों का एक आरक्षित पॉलीसेकेराइड है, जो अनाज (गेहूं, मक्का, चावल, आदि) के साथ-साथ पौधों के बल्ब, तना और कंद (लगभग) में सबसे बड़ी मात्रा (सूखे पदार्थ के वजन से 45% तक) में निहित है। आलू में 65%)। स्टार्च एक शाखित पॉलीसेकेराइड है जिसमें ग्लूकोज अवशेष (होमोग्लाइकेन) होता है। यह पौधों की कोशिकाओं में कणिकाओं के रूप में पाया जाता है और व्यावहारिक रूप से पानी में अघुलनशील होता है।

स्टार्च अमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन से बना होता है (चित्र 7-9)। एमाइलोज एक अनियंत्रित पॉलीसेकेराइड है जिसमें 200-300 ग्लूकोज अवशेष होते हैं जो एक α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। ग्लूकोज अवशेषों के α-कॉन्फ़िगरेशन के कारण, पॉलीसेकेराइड श्रृंखला में एक पेचदार रचना होती है। जब स्टार्च के घोल में आयोडीन मिलाया जाता है तो नीला रंग ऐसे सर्पिल की उपस्थिति के कारण होता है। एमाइलोपेक्टिन में एक शाखित संरचना होती है। ब्रांचिंग के स्थानों में, ग्लूकोज अवशेष α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं। रैखिक क्षेत्रों में लगभग 20-25 ग्लूकोज अवशेष होते हैं। इस मामले में, एक पेड़ जैसी संरचना बनती है, जिसमें केवल एक एनोमेरिक ओएच समूह होता है। स्टार्च एक उच्च आणविक भार यौगिक है जिसमें सैकड़ों हजारों ग्लूकोज अवशेष होते हैं। इसका आणविक भार लगभग 10 5 -10 8 D होता है।

सेल्यूलोज(फाइबर) पौधों का मुख्य संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड है। यह पृथ्वी पर सबसे आम कार्बनिक यौगिक है। पौधों की कोशिका भित्ति में सेल्यूलोज का अनुपात 40-50% होता है। सेल्युलोज का आणविक भार लगभग 10 6 डी है, अणु की लंबाई 6-8 माइक्रोन तक पहुंच सकती है।

सेल्युलोज एक रैखिक होमोग्लाइकेन पॉलीसेकेराइड है जो ग्लूकोज अवशेषों से β-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड द्वारा परस्पर जुड़ा होता है। पाचन तंत्रमानव में एंजाइम नहीं होते हैं जो पॉलीसेकेराइड में β-बॉन्ड को हाइड्रोलाइज करते हैं। इसलिए, सेल्युलोज एक अप्रयुक्त कार्बोहाइड्रेट है, लेकिन यह खाद्य घटक पाचन के सामान्य पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक है।

ग्लाइकोजन- जानवरों और मनुष्यों के पॉलीसेकेराइड। पौधों में स्टार्च की तरह, पशु कोशिकाओं में ग्लाइकोजन एक आरक्षित कार्य करता है, लेकिन चूंकि भोजन में केवल थोड़ी मात्रा में ग्लाइकोजन होता है, इसलिए इसका कोई पोषण मूल्य नहीं होता है।

ग्लाइकोजन स्टार्च का एक संरचनात्मक एनालॉग है, लेकिन इसमें उच्च स्तर की शाखाएं होती हैं: प्रत्येक 10 ग्लूकोज अवशेषों के लिए लगभग एक α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बंधन होता है।

रसायन विज्ञान और जीव विज्ञान में, कार्बोहाइड्रेट में कई कार्बनिक यौगिक शामिल होते हैं। सबसे सामान्य अर्थों में, शर्करा और उनके डेरिवेटिव, जो हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किए जाते हैं, को इस वर्ग के लिए जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कार्बोहाइड्रेट सभी कार्बनिक यौगिकों का एक अनिवार्य घटक हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण इन पदार्थों की सभी प्रकार की अभिव्यक्तियों के बारे में बता सकता है।

जीवविज्ञान

जीवित जीवों की कोशिकाओं को बैटरी और ऊर्जा स्रोतों के रूप में कार्बोहाइड्रेट की आवश्यकता होती है। पौधों के शुष्क पदार्थ में 90% तक कार्बोहाइड्रेट होते हैं। जीवों के प्रतिनिधियों में भी उनकी कोशिकाओं में कार्बोहाइड्रेट होते हैं - कुल शुष्क पदार्थ द्रव्यमान का 20% तक। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण इन मैक्रोमोलेक्यूलर यौगिकों का मानकीकरण करता है और उन्हें एक दृश्य तरीके से प्रस्तुत करता है। कार्बोहाइड्रेट की संरचना को समझना, आंतरिक ढांचाइन कनेक्शनों में से सभी जीवित चीजों की नींव को समझने की कुंजी है, जीवन के रहस्य को समझने के लिए। इन पदार्थों को जानने की प्रक्रिया का एक महत्वपूर्ण हिस्सा कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण है।

योजना

सभी ज्ञात कार्बोहाइड्रेट तीन बड़े समूहों में विभाजित हैं:

मोनोसेकेराइड;

डिसाकार्इड्स;

पॉलीसेकेराइड।

तीनों समूहों में अलग-अलग भौतिक-रासायनिक विशेषताएं हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और संरचना इन तीन स्तंभों पर आधारित है।

मोनोसैक्राइड

यह नाम सबसे सरल कार्बोहाइड्रेट को दिया गया है, जो पानी से सरलतम कार्बनिक यौगिकों में टूट जाते हैं। मोनोसैकराइड का एक विशिष्ट उदाहरण ग्लूकोज है। रासायनिक संरचनायह पदार्थ सूत्र C 2 H 12 O 5 द्वारा व्यक्त किया जाता है। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण ग्लूकोज को सम्मानजनक पहला स्थान देता है। यह पदार्थ जानवरों और मनुष्यों के रक्त में फलों के रस में पाए जाने वाले मोनोसेकेराइड्स में सबसे महत्वपूर्ण है। अपने शुद्ध रूप में, ग्लूकोज सफेद पारभासी क्रिस्टल होता है जिसमें एक मीठा स्पष्ट स्वाद होता है। स्तनधारियों का पेशीय कार्य ग्लूकोज के ऑक्सीकरण से प्राप्त ऊर्जा की कीमत पर किया जाता है। इस पदार्थ की आंतरिक संरचना संरचनात्मक सूत्र द्वारा व्यक्त की जाती है:

ग्लूकोज विभिन्न पॉलीसेकेराइड - स्टार्च या सेलूलोज़ के हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। इसका उपयोग बढ़ाया पोषण के एक घटक के रूप में और एक दवा के रूप में किया जाता है।

फ्रुक्टोज एक और मोनोसेकेराइड है जो विभिन्न फलों और बेरी के रस में ग्लूकोज के साथ पाया जाता है; ग्लूकोज के साथ मिश्रित, यह शहद का हिस्सा है। यह दिखने में अपने पड़ोसी जैसा ही लगता है, लेकिन इसका स्वाद ज्यादा मीठा होता है। फ्रुक्टोज की संरचना चित्र में दिखाई गई है:

कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण मोनोसेकेराइड को उसी समूह में रखता है जैसे एल्डिहाइड और केनो अल्कोहल। ये सभी पदार्थ न केवल खुली श्रृंखला रूपों में, बल्कि चक्रीय रूप में भी प्रतिक्रिया कर सकते हैं। चक्रीय ग्लूकोज उन प्रजातियों में मौजूद हो सकता है जो पहले कार्बन परमाणु पर हाइड्रोक्सो समूह की स्थानिक व्यवस्था में एक दूसरे से भिन्न होती हैं। प्राकृतिक उत्पादों की संरचना में ग्लूकोज का चक्रीय α-सूत्र होता है। पानी में घुलने पर, यह चक्रीय बंधन एक श्रृंखला में बदल जाता है, और फिर β-सूत्र के अनुसार एक बंधन में बदल जाता है। ग्लूकोज के एक मानक जलीय घोल में इस पदार्थ की तीन संतुलन किस्में होती हैं।

डिसैक्राइड

यह कार्बोहाइड्रेट का नाम है, जो खनिज एसिड या एंजाइम की उपस्थिति में जलीय घोल को गर्म करने पर हाइड्रोलिसिस से गुजरते हैं और मोनोसैकेराइड के दो अणुओं में विघटित हो जाते हैं। कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण सुक्रोज को इस समूह का सबसे सामान्य तत्व मानता है।

चुकंदर और गन्ना चीनी में सुक्रोज पाया जाता है। उसकी रासायनिक सूत्र: सी 12 एच 22 ओ 11। कुछ फलों में इस पदार्थ की एक महत्वपूर्ण मात्रा सन्टी और मेपल के रस में मौजूद होती है। सुक्रोज सबसे महत्वपूर्ण खाद्य उत्पादों में से एक है। हाइड्रोलिसिस के दौरान, यह ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के अणुओं में टूट जाता है - परिणामी तत्वों का मिश्रण इनवर्ट शुगर का होता है, जिसका अध्ययन कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण द्वारा भी किया जाता है। सुक्रोज की आंतरिक संरचना की योजना नीचे प्रस्तुत की गई है:

पॉलिसैक्राइड

कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण में तीसरे समूह में पदार्थ शामिल हैं, जिसके क्षय के दौरान डिसाकार्इड्स बनते हैं, और उसके बाद - मोनोसैकराइड अणुओं के कई (सैकड़ों और हजारों)। इस खंड में कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और कार्य उनके हल्के भाइयों से काफी अलग हैं - उनका स्वाद मीठा नहीं होता है और ज्यादातर पानी में अघुलनशील होते हैं। इस समूह के सबसे महत्वपूर्ण प्रतिनिधि सेल्युलोज (फाइबर) और स्टार्च हैं। इन कार्बोहाइड्रेट के अणुओं को दोहराई जाने वाली इकाइयों सी 6 एच 10 ओ 5 के साथ लंबी श्रृंखलाओं से बनाया गया है। ये लिंक ग्लूकोज के चक्रीय रूपों के अवशेष हैं जो पानी के अणु को खो चुके हैं और छह सदस्यों में परस्पर जुड़े हुए हैं। इसलिए, कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण सेल्यूलोज और स्टार्च दोनों के लिए एक ही सूत्र देता है, जिसे (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स के रूप में व्यक्त किया जाता है। अंतर इस तथ्य में निहित है कि स्टार्च में α-सूत्र की इकाइयाँ होती हैं, और सेल्युलोज में ग्लूकोज का β-सूत्र होता है।

स्टार्च का वर्णन सूत्र (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स द्वारा किया जाता है, जहां चर 4-5 हजार के मूल्यों तक पहुंच सकता है। यह पदार्थ प्रकाश संश्लेषण द्वारा विभिन्न पौधों के हरे रंग की शूटिंग में बनता है। इसे कंद, अनाज और प्रकंद में "रिजर्व में" जमा किया जा सकता है।

मानव पाचन तंत्र एंजाइमों की उपस्थिति में हाइड्रोलिसिस के माध्यम से स्टार्च को संसाधित करता है और इसे ग्लूकोज में तोड़ देता है, जिसे बाद में मनुष्यों द्वारा अवशोषित किया जाता है।

जटिल कार्बोहाइड्रेट का वर्गीकरण और कार्य

सेल्युलोज एक रेशेदार पदार्थ है जो विभिन्न पौधों की कोशिका झिल्ली का एक अभिन्न अंग है। इसका सूत्र स्टार्च सूत्र के समान है - (सी 6 एच 10 ओ 5) एक्स। चेन लिंक की पुनरावृत्ति की संख्या 12 हजार तक पहुंच जाती है। सबसे शुद्ध प्राकृतिक सेल्यूलोज कपास के रेशे में पाया जाता है - 90% तक शुष्क पदार्थ। लकड़ी में, सेल्यूलोज पदार्थ के सूखे वजन के लगभग आधे हिस्से पर कब्जा कर लेता है। शंकुधारी वृक्ष प्रजातियों में, यह तत्व अपने साथियों - लिग्निन और हेमिकेलुलोज के साथ मौजूद होता है। सेल्युलोज और स्टार्च ठंडे पानी में नहीं घुलते हैं। गर्म करने पर, स्टार्च सूज जाता है, जिससे कोलाइडल विलयन बनता है।

सेल्युलोज पानी में तब भी नहीं घुलता जब उच्च तापमान. यह अल्कोहल में अघुलनशील, क्षार और कमजोर ऑक्सीकरण एजेंटों के लिए प्रतिरोधी है। सेल्युलोज का हाइड्रोलिसिस तभी संभव है जब इसे सल्फ्यूरिक जैसे सांद्र खनिज अम्लों में घोला जाए। जब इस तरह के घोल को गर्म किया जाता है, तो सेल्यूलोज टूट जाता है, जिससे एक चिपचिपा घोल बनता है। मोनोसैकेराइड इस प्रतिक्रिया के अंतिम उत्पाद हैं।

कार्बोहाइड्रेट का मूल्य

कई संबंधित विज्ञानों द्वारा कार्बोहाइड्रेट के वर्गीकरण और संरचना का अध्ययन किया जाता है। दवा, रसायन, खाद्य, विनिर्माण उद्योगों में इन कार्बनिक पदार्थों का मूल्य काफी अधिक है। यह आशा की जाती है कि उदाहरणों के साथ कार्बोहाइड्रेट का उपरोक्त वर्गीकरण इन पदार्थों की प्रकृति और मानव आर्थिक गतिविधि में उनकी सबसे महत्वपूर्ण भूमिका का एक सामान्य विचार देगा।

कार्बोहाइड्रेट कार्बनिक यौगिकों का एक व्यापक वर्ग है। जीवित जीवों की कोशिकाओं में, कार्बोहाइड्रेट ऊर्जा के स्रोत और संचायक होते हैं, पौधों में (वे 90% तक शुष्क पदार्थ खाते हैं) और कुछ जानवर (शुष्क पदार्थ का 20% तक) वे एक सहायक (कंकाल) की भूमिका निभाते हैं सामग्री, सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक यौगिकों में से कई का हिस्सा हैं, कई महत्वपूर्ण जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं के नियामक के रूप में कार्य करते हैं। प्रोटीन और लिपिड के संयोजन में, कार्बोहाइड्रेट जटिल उच्च-आणविक परिसरों का निर्माण करते हैं, जो उप-कोशिकीय संरचनाओं का आधार होते हैं, और, परिणामस्वरूप, जीवित पदार्थ का आधार। वे प्राकृतिक बायोपॉलिमर का हिस्सा हैं - वंशानुगत जानकारी के संचरण में शामिल न्यूक्लिक एसिड।

प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों में कार्बोहाइड्रेट का निर्माण होता है, क्लोरोफिल के आत्मसात होने के कारण, सूर्य के प्रकाश की क्रिया के तहत, हवा में निहित कार्बन डाइऑक्साइड, और परिणामस्वरूप ऑक्सीजन वातावरण में छोड़ी जाती है। प्रकृति में कार्बन चक्र में कार्बोहाइड्रेट पहले कार्बनिक पदार्थ हैं।

सभी कार्बोहाइड्रेट दो समूहों में विभाजित हैं: सरल और जटिल। सरल कार्बोहाइड्रेट (मोनोसैकराइड, मोनोसेस) ऐसे कार्बोहाइड्रेट कहलाते हैं जो सरल यौगिक बनाने के लिए हाइड्रोलाइज्ड नहीं हो पाते हैं।

काम्प्लेक्स कार्बोहाइड्रेट्स(पॉलीसेकेराइड, पॉलीओज) - कार्बोहाइड्रेट जिन्हें सरल लोगों में हाइड्रोलाइज्ड किया जा सकता है। उनके पास ऑक्सीजन परमाणुओं की संख्या के समान कार्बन परमाणु हैं। जटिल कार्बोहाइड्रेट संरचना, आणविक भार और, परिणामस्वरूप, गुणों में बहुत विविध हैं। वे दो समूहों में विभाजित हैं: ग्रीक से कम आणविक भार (चीनी की तरह या ओलिगोसेकेराइड)। ओलिगोस छोटे, कुछ और उच्च आणविक भार (गैर-चीनी जैसे पॉलीसेकेराइड) होते हैं। उत्तरार्द्ध एक बड़े आणविक भार वाले यौगिक हैं, जिसमें सैकड़ों हजारों सरल कार्बोहाइड्रेट के अवशेष शामिल हो सकते हैं।

सरल कार्बोहाइड्रेट के अणु - मोनोज़ - कार्बन परमाणुओं की एक अलग संख्या वाली असंबद्ध कार्बन श्रृंखलाओं से निर्मित होते हैं। पौधों और जानवरों की संरचना में मुख्य रूप से 5 और 6 कार्बन परमाणुओं के साथ मोनोज़ शामिल हैं - पेंटोस और हेक्सोज़। कार्बन परमाणुओं में हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, और उनमें से एक एल्डिहाइड (एल्डोज) या कीटोन (कीटोज) समूह में ऑक्सीकृत हो जाता है।

जलीय घोलों में, सेल सहित, एसाइक्लिक (एल्डिहाइड-कीटोन) रूपों से मोनोसेस चक्रीय (फ़्यूरानोज़, पाइरोज़) और इसके विपरीत में गुजरते हैं। इस प्रक्रिया को डायनेमिक आइसोमेरिज्म - टॉटोमेरिज्म कहा जाता है।

मोनोसेस के अणुओं को बनाने वाले चक्रों को 5 परमाणुओं (जिनमें से 4 कार्बन परमाणु और एक ऑक्सीजन) से बनाया जा सकता है - उन्हें फ़्यूरानोज़ कहा जाता है, या 6 परमाणुओं (5 कार्बन परमाणु और एक ऑक्सीजन) से, उन्हें पाइरोज़ कहा जाता है।

मोनोसैकराइड अणुओं में चार अलग-अलग पदार्थों से जुड़े कार्बन परमाणु होते हैं। उन्हें असममित कहा जाता है और तारांकन के साथ ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के सूत्रों में इंगित किया जाता है। मोनोज़ अणुओं में असममित कार्बन परमाणुओं की उपस्थिति से ऑप्टिकल आइसोमर्स की उपस्थिति होती है जो एक समतल ध्रुवीकृत प्रकाश किरण को घुमाने की क्षमता रखते हैं। रोटेशन की दिशा "+" (दाएं रोटेशन) और "-" (बाएं रोटेशन) के संकेत द्वारा इंगित की जाती है। मोनोसेस की एक महत्वपूर्ण विशेषता विशिष्ट रोटेशन है। एक ताजा तैयार मोनोसेकेराइड समाधान के ध्रुवीकरण विमान के रोटेशन का कोण पहले उल्लिखित टॉटोमेरिक परिवर्तनों के कारण खड़े होने पर बदलता है जब तक कि यह एक निश्चित स्थिर मूल्य तक नहीं पहुंच जाता। खड़े होने के दौरान चीनी के घोल के घूमने के कोण में परिवर्तन को उत्परिवर्तन कहा जाता है। उदाहरण के लिए, ग्लूकोज के लिए यह परिवर्तन +106 से +52.5° तक होता है; आमतौर पर इसे निम्नानुसार दर्शाया गया है: +106 ° -» - +52.5 °।

पौधों में अक्सर मोनो का डी-रूप होता है।

अल्कोहल, एल्डिहाइड या कीटोन समूहों की उपस्थिति, साथ ही विशेष गुणों (ग्लाइकोसिडिक, हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल) के साथ ओएच मोनोसिल समूह के चक्रीय रूपों में उपस्थिति इन यौगिकों के रासायनिक व्यवहार को निर्धारित करती है, और, परिणामस्वरूप, तकनीकी प्रक्रियाओं में उनके परिवर्तन। . मोनोसेकेराइड - मजबूत कम करने वाले एजेंट - सिल्वर ऑक्साइड के अमोनिया घोल से चांदी का अवक्षेपण ("सिल्वर मिरर" और कॉपर ऑक्साइड Cu20 की प्रतिक्रिया स्कूल के रसायन विज्ञान पाठ्यक्रम से सभी के लिए परिचित है जब फेहलिंग समाधान (फेहलिंग का तरल) के साथ बातचीत करते हैं, जो तैयार किया जाता है। कॉपर सल्फेट के जलीय घोल और एक क्षारीय घोल सोडियम के बराबर मात्रा में मिलाकर- पोटेशियम नमकटारटरिक एसिड। बाद की प्रतिक्रिया का उपयोग अवक्षेपित कॉपर ऑक्साइड C2O की मात्रा से शर्करा (बर्ट्रेंड विधि) को कम करने की सामग्री को निर्धारित करने के लिए किया जाता है।

फुरफुरल उन घटकों में से एक है जो उन पदार्थों का हिस्सा है जो रोटी की सुगंध पैदा करते हैं।

खाद्य प्रौद्योगिकी में बहुत महत्व मोनोस और अन्य कम करने वाले शर्करा (एक कार्बोनिल समूह के साथ अन्य यौगिक - एल्डिहाइड, केटोन्स, आदि) के साथ एक अमीनो समूह - NH2: प्राथमिक अमाइन, अमीनो एसिड, पेप्टाइड्स, प्रोटीन युक्त यौगिकों के साथ है।

मोनोसेकेराइड के परिवर्तनों में दो प्रक्रियाएं एक विशेष स्थान रखती हैं: श्वसन और किण्वन।

श्वसन पानी और कार्बन डाइऑक्साइड के लिए मोनोस के एंजाइमेटिक ऑक्सीकरण की एक एक्ज़ोथिर्मिक प्रक्रिया है।

खपत किए गए ग्लूकोज के प्रत्येक मोल (180 ग्राम) के लिए, 2870 kJ (672 kcal) ऊर्जा जारी की जाती है। प्रकाश संश्लेषण के साथ श्वसन, जीवों के लिए ऊर्जा का सबसे महत्वपूर्ण स्रोत है।

एरोबिक (ऑक्सीजन) श्वसन हैं - पर्याप्त मात्रा में हवा के साथ श्वसन (इस प्रक्रिया की योजना थी; हमने अभी विचार किया है) और अवायवीय (ऑक्सीजन मुक्त श्वसन, जो अनिवार्य रूप से मादक किण्वन है:

इसी समय, 118.0 kJ (28.2 kcal) ऊर्जा प्रति 1 mol ग्लूकोज की खपत पर निकलती है।

अल्कोहलिक किण्वन, सूक्ष्मजीवों के प्रभाव में आगे बढ़ते हुए, वाइन अल्कोहल के उत्पादन में एक असाधारण भूमिका निभाता है, बेकरी उत्पाद. मुख्य उत्पादों, शराब और कार्बन डाइऑक्साइड के साथ, मादक किण्वनमोनो, विभिन्न प्रकार के उप-उत्पाद बनते हैं (ग्लिसरीन, स्यूसिनिक एसिड, एसिटिक एसिड, आइसोमाइल और आइसोप्रोपिल अल्कोहल, आदि), जो खाद्य उत्पादों के स्वाद और सुगंध को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं। मादक किण्वन के अलावा, वहाँ है लैक्टिक किण्वनमोनोज़:

यह दही दूध, केफिर और अन्य लैक्टिक एसिड उत्पादों, सायरक्राट के उत्पादन में मुख्य प्रक्रिया है।

मोनोस के किण्वन से ब्यूटिरिक एसिड (ब्यूटिरिक किण्वन) का निर्माण हो सकता है।

मोनोसेकेराइड ठोस क्रिस्टलीय पदार्थ होते हैं, वे हीड्रोस्कोपिक होते हैं, पानी में आसानी से घुलनशील होते हैं, सिरप बनाते हैं, और शराब में शायद ही घुलनशील होते हैं। उनमें से ज्यादातर का स्वाद मीठा होता है। सबसे महत्वपूर्ण मोनोसेकेराइड पर विचार करें।

हेक्सोज। मोनोस के इस समूह के मुख्य प्रतिनिधि ग्लूकोज और फ्रुक्टोज हैं।

ग्लूकोज (अंगूर चीनी, डेक्सट्रोज) प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित किया जाता है: पौधों के हरे भागों में पाया जाता है, में अंगूर का रस, बीज और फल, जामुन, शहद। यह सबसे महत्वपूर्ण पॉलीसेकेराइड का हिस्सा है: सुक्रोज, स्टार्च, फाइबर, कई ग्लाइकोसाइड। स्टार्च और फाइबर के हाइड्रोलिसिस द्वारा ग्लूकोज प्राप्त किया जाता है। खमीर द्वारा किण्वित।

फ्रुक्टोज (फल चीनी, लेवुलोज) पौधों के हरे भागों, फूलों के अमृत, बीज और शहद में मुक्त अवस्था में पाया जाता है। सुक्रोज में शामिल, एक उच्च आणविक भार पॉलीसेकेराइड इंसुलिन बनाता है। खमीर द्वारा किण्वित। सुक्रोज, इंसुलिन, जैव प्रौद्योगिकी विधियों द्वारा अन्य मोनोस के परिवर्तन से प्राप्त।

ग्लूकोज और फ्रुक्टोज इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं खाद्य उद्योगखाद्य उत्पादों का एक महत्वपूर्ण घटक और किण्वन के लिए प्रारंभिक सामग्री होने के नाते।

पेंटोस। एल (+) - अरबिनोज, राइबोज, जाइलोज प्रकृति में व्यापक हैं, मुख्य रूप से जटिल पॉलीसेकेराइड के संरचनात्मक घटकों के रूप में: पेंटोसैन, हेमिकेलुलोज, पेक्टिन, साथ ही न्यूक्लिक एसिड और अन्य प्राकृतिक

कड़वा और जलता हुआ स्वाद, जो विशेषता है और जिसके कारण सरसों और सहिजन को महत्व दिया जाता है, हाइड्रोलिसिस के दौरान आवश्यक सरसों के तेल के बनने के कारण होता है। सरसों और सहिजन में साइनीग्रिन के पोटेशियम नमक की मात्रा 3-3.5% होती है।

आड़ू के गड्ढे, खुबानी, आलूबुखारा, चेरी, सेब, नाशपाती, लॉरेल के पत्ते, कड़वे बादाम के बीज में एमिग्डालिन ग्लाइकोसाइड होता है। यह डिसैकराइड जेंटिओबायोज और एग्लिकोन का एक संयोजन है, जिसमें हाइड्रोसायनिक एसिड और बेंजाल्डिहाइड के अवशेष शामिल हैं।

एल (+) - अरबी, खमीर द्वारा किण्वित नहीं। बीट्स में निहित।

राइबोज राइबोन्यूक्लिक एसिड का एक महत्वपूर्ण संरचनात्मक घटक है।

डी (+) - xylose पुआल, चोकर, लकड़ी में निहित जाइलोसन पॉलीसेकेराइड का एक संरचनात्मक घटक है। हाइड्रोलिसिस द्वारा प्राप्त जाइलोज का उपयोग मधुमेह रोगियों के लिए स्वीटनर के रूप में किया जाता है।

ग्लाइकोसाइड। प्रकृति में, मुख्य रूप से पौधों में, शर्करा के डेरिवेटिव, जिन्हें ग्लाइकोसाइड कहा जाता है, आम हैं। ग्लाइकोसाइड अणु में दो भाग होते हैं: चीनी, यह आमतौर पर एक मोनोसेकेराइड, और एग्लिकोन ("गैर-चीनी") द्वारा दर्शाया जाता है।

एक एग्लिकोन के रूप में, अल्कोहल के अवशेष, सुगंधित यौगिक, स्टेरॉयड आदि ग्लाइकोसाइड अणुओं के निर्माण में भाग ले सकते हैं। इसे याद रखना चाहिए।

ग्लाइकोसाइड सिनिग्रिन - काले और सरेप्टा सरसों, सहिजन की जड़ों, रेपसीड के बीजों में पाया जाता है, जो उन्हें कड़वा स्वाद और विशिष्ट गंध देता है। सरसों के बीज में निहित एंजाइमों के प्रभाव में, यह ग्लाइकोसाइड हाइड्रोलाइज्ड होता है।

एसिड या एंजाइमैटिक हाइड्रोलिसिस दो ग्लूकोज अणु, हाइड्रोसायनिक एसिड और बेंजाल्डिहाइड का उत्पादन करता है। एमिग्डालिन में निहित हाइड्रोसायनिक एसिड विषाक्तता पैदा कर सकता है।

वैनिलिन ग्लाइकोसाइड वेनिला पॉड्स (प्रति शुष्क पदार्थ 2% तक) में पाया जाता है, इसके एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस के दौरान, ग्लूकोज और वैनिलिन बनते हैं:

वैनिलिन एक मूल्यवान सुगंधित पदार्थ है जिसका उपयोग खाद्य और इत्र उद्योगों में किया जाता है।

आलू और बैंगन में सैलोनिन ग्लाइकोसाइड होते हैं, जो आलू को कड़वा, अप्रिय स्वाद दे सकते हैं, खासकर अगर इसकी बाहरी परतों को खराब तरीके से हटाया जाए।

पॉलीसेकेराइड (जटिल कार्बोहाइड्रेट)। पॉलीसेकेराइड अणु विभिन्न प्रकार के मोनोस अवशेषों से निर्मित होते हैं, जो जटिल कार्बोहाइड्रेट के हाइड्रोलिसिस के दौरान बनते हैं। इसके आधार पर, उन्हें कम आणविक भार और उच्च आणविक भार पॉलीसेकेराइड में विभाजित किया जाता है। पहले में से, डिसाकार्इड्स का विशेष महत्व है, जिसके अणु दो समान या अलग-अलग मोनोस अवशेषों से निर्मित होते हैं। मोनोस अणुओं में से एक हमेशा अपने हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल के साथ डिसैकराइड अणु के निर्माण में शामिल होता है, दूसरा - हेमियासेटल या अल्कोहल हाइड्रॉक्सिल में से एक के साथ। यदि मोनोसेस अपने हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल के साथ एक डिसैकराइड अणु के निर्माण में भाग लेते हैं, तो एक गैर-कम करने वाला डिसैकराइड बनता है, दूसरे में - एक कम करने वाला। यह डिसाकार्इड्स की मुख्य विशेषताओं में से एक है। डिसैकराइड की सबसे महत्वपूर्ण प्रतिक्रिया हाइड्रोलिसिस है।

आइए माल्टोज, सुक्रोज, लैक्टोज की संरचना और गुणों पर करीब से नज़र डालें, जो प्रकृति में व्यापक रूप से वितरित हैं - जो खाद्य प्रौद्योगिकी में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

माल्टोस (माल्ट चीनी)। माल्टोस अणु में दो ग्लूकोज अवशेष होते हैं। यह एक कम करने वाला डिसैकराइड है:

माल्टोस प्रकृति में काफी व्यापक है, यह अंकुरित अनाज में और विशेष रूप से माल्ट और माल्ट के अर्क में बड़ी मात्रा में पाया जाता है। इसलिए इसका नाम (लैटिन माल्टम से - माल्ट)। पतला एसिड या एमाइलोलिटिक एंजाइम के साथ स्टार्च के अधूरे हाइड्रोलिसिस के दौरान निर्मित, यह स्टार्च सिरप के मुख्य घटकों में से एक है, जिसका व्यापक रूप से खाद्य उद्योग में उपयोग किया जाता है। माल्टोस के हाइड्रोलिसिस से ग्लूकोज के दो अणु बनते हैं।

यह प्रक्रिया खाद्य प्रौद्योगिकी में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, उदाहरण के लिए किण्वित शर्करा के स्रोत के रूप में आटे के किण्वन में।

सुक्रोज (गन्ना चीनी, चुकंदर चीनी)। इसके हाइड्रोलिसिस के दौरान, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज बनते हैं।

इसलिए, सुक्रोज अणु में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अवशेष होते हैं। सुक्रोज अणु के निर्माण में, ग्लूकोज और फ्रुक्टोज अपने हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल के साथ भाग लेते हैं। सुक्रोज एक अपचायक शर्करा है।

सुक्रोज पोषण और खाद्य उद्योग में सबसे प्रसिद्ध और व्यापक रूप से इस्तेमाल की जाने वाली चीनी है। पौधों के पत्तों, तनों, बीजों, फलों, कंदों में निहित। चुकंदर में 15 से 22% सुक्रोज, गन्ना -12-15% तक, ये इसके उत्पादन के मुख्य स्रोत हैं, इसलिए इसका नाम - गन्ना या चुकंदर चीनी।

आलू में 0.6% सुक्रोज, प्याज - 6.5, गाजर - 3.5, बीट - 8.6, तरबूज - 5.9, खुबानी और आड़ू - 6.0, संतरे - 3.5, अंगूर - 0.5% । मेपल और ताड़ के रस में इसकी बहुत अधिक मात्रा होती है, मकई - 1.4-1.8%।

सुक्रोज पानी के बिना बड़े मोनोक्लिनिक क्रिस्टल के रूप में क्रिस्टलीकृत हो जाता है। इसके जलीय घोल का विशिष्ट घुमाव है - (-66.5 °। सुक्रोज का हाइड्रोलिसिस ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के निर्माण के साथ होता है। फ्रुक्टोज में ग्लूकोज राइट (+ 52.5 °) की तुलना में अधिक बाएं रोटेशन (-92 °) होता है, इसलिए, दौरान सुक्रोज का हाइड्रोलिसिस, रोटेशन का कोण बदल जाता है। सुक्रोज के हाइड्रोलिसिस को उलटा (उलट) कहा जाता है, और विभिन्न मात्रा में ग्लूकोज और फ्रुक्टोज के मिश्रण को इनवर्ट शुगर कहा जाता है। सुक्रोज को खमीर (हाइड्रोलिसिस के बाद) द्वारा किण्वित किया जाता है, और जब पिघलने बिंदु (160-186 डिग्री सेल्सियस) से ऊपर गरम किया जाता है, यह कारमेलिज़ करता है, यानी जटिल उत्पादों के मिश्रण में बदल जाता है: कारमेलन और अन्य, पानी खोने के दौरान। "रंग" नामक इन उत्पादों का उपयोग पेय के उत्पादन और कॉन्यैक उत्पादन में किया जाता है रंग तैयार उत्पाद।

लैक्टोज (दूध चीनी)। लैक्टोज अणु में गैलेक्टोज और ग्लूकोज अवशेष होते हैं और इसमें गुण कम होते हैं।

मक्खन और पनीर के उत्पादन से मट्ठा अपशिष्ट से लैक्टोज प्राप्त किया जाता है। गाय के दूध में 46% लैक्टोज होता है। यहीं से इसका नाम आया (लैटिन लैक्टम दूध से)। जलीय समाधानलैक्टोज म्यूटरोटेट, इस प्रक्रिया के पूरा होने के बाद उनका विशिष्ट रोटेशन +52.2 ° है। लैक्टोज हीड्रोस्कोपिक है। यह मादक किण्वन में भाग नहीं लेता है, लेकिन लैक्टिक एसिड खमीर के प्रभाव में इसे लैक्टिक एसिड में परिणामी उत्पादों के बाद के किण्वन के साथ हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है।

उच्च-आणविक गैर-शर्करा जैसे पॉलीसेकेराइड बड़ी संख्या में (6-10 हजार तक) मोनोस अवशेषों से निर्मित होते हैं। वे होमोपॉलीसेकेराइड में विभाजित हैं, जो केवल एक प्रकार (स्टार्च, ग्लाइकोजन, फाइबर) हेटरोपॉलीसेकेराइड के मोनोसेकेराइड के अणुओं से निर्मित होते हैं, जिसमें विभिन्न मोनोसेकेराइड के अवशेष होते हैं।

स्टार्च (CeHioOs) एक आरक्षित पॉलीसेकेराइड है, जो अनाज, आलू और कई प्रकार के खाद्य कच्चे माल का मुख्य घटक है। खाद्य उद्योग में इसके पोषण मूल्य और उपयोग के मामले में सबसे महत्वपूर्ण गैर-चीनी जैसा पॉलीसेकेराइड।

खाद्य कच्चे माल में स्टार्च की सामग्री संस्कृति, विविधता, बढ़ती परिस्थितियों और परिपक्वता से निर्धारित होती है। कोशिकाओं में, स्टार्च 2 से 180 माइक्रोन के आकार के अनाज (दानेदार, चित्र 8) बनाता है। आलू स्टार्च में विशेष रूप से बड़े अनाज। अनाज का आकार संस्कृति पर निर्भर करता है, वे छोटे अनाज से मिलकर सरल (गेहूं, राई) या जटिल हो सकते हैं। स्टार्च अनाज की संरचनात्मक विशेषताओं और आकारों से और, ज़ाहिर है, स्टार्च की संरचना से, इसकी भौतिक रासायनिक गुण. स्टार्च ग्लूकोपाइरानोज अवशेषों से निर्मित दो प्रकार के पॉलिमर का मिश्रण है: एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन। स्टार्च में उनकी सामग्री संस्कृति पर निर्भर करती है और 18 से 25% एमाइलेज और 75-82% एमाइलोपेक्टिन तक होती है।

एमाइलोज ग्लूकोपाइरानोज अवशेषों, बॉन्ड 1-4 ए से निर्मित एक रैखिक बहुलक है। इसके अणु में 1000 से 6000 ग्लूकोज अवशेष होते हैं। आणविक भार 16 000-1000 000। एमाइलोज में एक सर्पिल संरचना होती है। इसके अंदर 0.5 एनएम के व्यास वाला एक चैनल बनता है, जिसमें आयोडीन जैसे अन्य यौगिकों के अणु हो सकते हैं, जो इसे नीला रंग देते हैं।

एमाइलोपेक्टिन एक बहुलक है जिसमें 5,000 से 6,000 ग्लूकोज अवशेष होते हैं। 106 तक आणविक भार। ए-डी-ग्लूकोपाइरानोज अवशेषों के बीच संबंध 1-4a, 1-6a, 1-3a। अशाखित क्षेत्रों में 25-30 ग्लूकोज अवशेष होते हैं। एमाइलोपेक्टिन अणु का एक गोलाकार आकार होता है। एमाइलोपेक्टिन आयोडीन के साथ एक लाल रंग के साथ एक बैंगनी रंग बनाता है। स्टार्च की संरचना में 0.6% तक उच्च आणविक भार फैटी एसिड और 0.2-0.7% खनिज होते हैं।

नमी और गर्मी के प्रभाव में तकनीकी प्रसंस्करण के दौरान, स्टार्च, स्टार्च युक्त कच्चे माल नमी को सोखने, प्रफुल्लित करने, जिलेटिनाइज़ करने और विनाश से गुजरने में सक्षम होते हैं। इन प्रक्रियाओं की तीव्रता स्टार्च के प्रकार, प्रसंस्करण मोड और उत्प्रेरक की प्रकृति पर निर्भर करती है।

स्टार्च के दाने सामान्य तापमान पर पानी में नहीं घुलते हैं, और तापमान बढ़ने पर सूज जाते हैं, जिससे एक चिपचिपा कोलाइडल घोल बनता है। जब इसे ठंडा किया जाता है, तो एक स्थिर जेल बनता है (हम सभी के लिए प्रसिद्ध स्टार्च पेस्ट अच्छी तरह से जाना जाता है)। इस प्रक्रिया को स्टार्च जिलेटिनाइजेशन कहा जाता है। विभिन्न मूल के स्टार्च अलग-अलग तापमान (55-80 डिग्री सेल्सियस) पर जिलेटिनाइज करते हैं। स्टार्च की सूजन और जिलेटिनाइज करने की क्षमता एमाइलोज अंश की सामग्री से संबंधित है। एंजाइम या एसिड की क्रिया के तहत, गर्म होने पर, स्टार्च पानी को जोड़ता है और हाइड्रोलाइज करता है। हाइड्रोलिसिस की गहराई इसके कार्यान्वयन की शर्तों और उत्प्रेरक (एसिड, एंजाइम) के प्रकार पर निर्भर करती है।

पर पिछले साल काखाद्य उद्योग में तेजी से संशोधित स्टार्च का उपयोग किया जा रहा है, जिसके गुण, विभिन्न प्रकार के प्रभाव (भौतिक, रासायनिक, जैविक) के परिणामस्वरूप पारंपरिक स्टार्च के गुणों से भिन्न होते हैं। स्टार्च का संशोधन आपको इसके गुणों (हाइड्रोफिलिसिटी, जिलेटिनाइजेशन क्षमता, जेल गठन) और इसलिए इसके उपयोग की दिशा में महत्वपूर्ण रूप से बदलाव करने की अनुमति देता है। संशोधित स्टार्च ने प्रोटीन मुक्त खाद्य उत्पादों के उत्पादन सहित, बेकिंग और कन्फेक्शनरी उद्योगों में आवेदन पाया है।

फाइबर सबसे आम उच्च आणविक भार बहुलक है। यह पादप कोशिका भित्ति का मुख्य घटक और सहायक सामग्री है। कपास के बीज के बालों में फाइबर की मात्रा 98%, लकड़ी - 40-50, गेहूं के दाने - 3, राई और मकई - 2.2, सोयाबीन - 3.8, फलों के खोल के साथ सूरजमुखी - 15% तक होती है। फाइबर अणु हाइड्रोजन बांड द्वारा समानांतर श्रृंखलाओं से युक्त मिसेल (बंडल) में जुड़े होते हैं। फाइबर पानी में अघुलनशील है और सामान्य स्थितिएसिड द्वारा हाइड्रोलाइज्ड नहीं। ऊंचे तापमान पर, हाइड्रोलिसिस अंतिम उत्पाद के रूप में डी-ग्लूकोज उत्पन्न करता है। हाइड्रोलिसिस के दौरान, स्टार्च डीपोलीमराइजेशन और डेक्सट्रिन का निर्माण धीरे-धीरे आगे बढ़ता है, फिर माल्टोस, और ग्लूकोज के पूर्ण हाइड्रोलिसिस के साथ। स्टार्च का विनाश, जो स्टार्च अनाज की सूजन और विनाश के साथ शुरू होता है और अंतिम उत्पाद के रूप में ग्लूकोज के गठन के लिए इसके डीपोलाइमराइजेशन (आंशिक या गहरा) के साथ होता है, कई खाद्य उत्पादों - गुड़, ग्लूकोज, बेकरी उत्पादों के उत्पादन के दौरान होता है। , शराब, आदि

ग्लाइकोजन (पशु स्टार्च) ग्लूकोज अवशेषों से बना होता है। जानवरों की एक महत्वपूर्ण ऊर्जा आरक्षित सामग्री (यकृत में 10% तक, मांसपेशियों में 0.3-1% ग्लाइकोजन) कुछ पौधों में मौजूद है, उदाहरण के लिए, मकई के दाने में। इसकी संरचना में, यह एमाइलोपेक्टिन जैसा दिखता है, लेकिन अधिक शाखित होता है और इसके अणु में अधिक कॉम्पैक्ट पैकेज होता है। यह a-D-glucopyranose अवशेषों से बनाया गया है, उनके बीच के बंधन 1-4a (90% तक), 1-6a (10% तक) और 1-3a (1% तक) हैं।

लकड़ी के प्रसंस्करण के दौरान बनने वाले सेल्यूलोज कचरे वाले हाइड्रोलिसिस के उत्पादों का व्यापक रूप से चारा खमीर, एथिल अल्कोहल और अन्य उत्पादों को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है।

मानव जठरांत्र संबंधी मार्ग के एंजाइम सेल्यूलोज को नहीं तोड़ते हैं, जिसे गिट्टी के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। पोषण में उनकी भूमिका पर आगे चर्चा की जाएगी। वर्तमान में, सेल्युलस के एंजाइम कॉम्प्लेक्स की कार्रवाई के तहत, ग्लूकोज सहित सेल्युलोज हाइड्रोलिसिस के उत्पाद पहले से ही औद्योगिक परिस्थितियों में प्राप्त किए जाते हैं। यह देखते हुए कि सेल्युलोज युक्त कच्चे माल के नवीकरणीय संसाधन व्यावहारिक रूप से असीमित हैं, सेल्युलोज का एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस ग्लूकोज प्राप्त करने का एक बहुत ही आशाजनक तरीका है।

हेमिकेलुलोज उच्च आणविक भार पॉलीसेकेराइड का एक समूह है जो सेल्युलोज के साथ मिलकर पौधों के ऊतकों की कोशिका भित्ति बनाते हैं। वे मुख्य रूप से अनाज, पुआल, मकई के गोले, सूरजमुखी की भूसी के परिधीय खोल भागों में मौजूद होते हैं। उनकी सामग्री कच्चे माल पर निर्भर करती है और 40% (मकई के गोले) तक पहुंचती है। गेहूं और राई के दाने में 10% तक हेमिकेलुलोज होता है। इनमें पेंटोसैन शामिल हैं जो हाइड्रोलिसिस पर पेंटोस (अरबीनोज ज़ाइलोज़) बनाते हैं, हेक्सोसैन जो हाइड्रोलाइज़ से हेक्सोज़ (मैनोज़, गैलेक्टोज़, ग्लूकोज, फ्रक्टोज़ और मिश्रित पॉलीसेकेराइड का एक समूह है जो पेंटोस, हेक्सोज़ और यूरोनिक एसिड को हाइड्रोलाइज़ करते हैं। हेमिकेलुलोज में आमतौर पर एक शाखित संरचना होती है; बहुलक श्रृंखला के भीतर मोनोस का स्थान समान नहीं है। एक दूसरे के साथ उनका संबंध 2, 3, 4, 6 वें कार्बन परमाणुओं में हेमिसिएटल हाइड्रॉक्सिल और हाइड्रॉक्सिल समूहों की भागीदारी के साथ किया जाता है। वे क्षारीय समाधानों में घुल जाते हैं। एसिड हाइड्रोलिसिस हेमिकेलुलोज सेल्यूलोज की तुलना में बहुत अधिक आसानी से प्राप्त होता है। हेमिकेलुलोज में कभी-कभी अगर का एक समूह (सल्फोनेटेड पॉलीसेकेराइड - agarose और agaropectin का मिश्रण) शामिल होता है - शैवाल में मौजूद एक पॉलीसेकेराइड और कन्फेक्शनरी उद्योग में उपयोग किया जाता है। हेमिकेलुलोज का व्यापक रूप से विभिन्न प्रकार की तकनीकी प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है , चिकित्सा, चारा और खाद्य उत्पाद, जिनमें से agar और agarose, xylitol Hemicellulose संबंधित को उजागर करना आवश्यक है सामान्य पाचन के लिए आवश्यक आहार फाइबर के एक समूह के लिए टी।

पेक्टिक पदार्थ उच्च-आणविक पॉलीसेकेराइड का एक समूह है जो सेलूलोज़, हेमिकेलुलोज, लिग्निन के साथ सेल की दीवारों और पौधों के अंतरकोशिकीय संरचनाओं का हिस्सा हैं। कोशिका रस में पाया जाता है। पेक्टिन की सबसे बड़ी मात्रा फलों और जड़ वाली फसलों में पाई जाती है। वे सेब खली, चुकंदर, सूरजमुखी की टोकरियों से प्राप्त किए जाते हैं। अघुलनशील पेक्टिन (प्रोटोपेक्टिन) होते हैं, जो प्राथमिक कोशिका भित्ति और अंतरकोशिकीय पदार्थ का हिस्सा होते हैं, और सेल सैप में घुलनशील पेक्टिन होते हैं। पेक्टिन का आणविक भार 20,000 से 50,000 तक भिन्न होता है। इसका मुख्य संरचनात्मक घटक गैलेक्टुरोनिक एसिड होता है, जिसके अणुओं से मुख्य श्रृंखला बनाई जाती है, और साइड चेन में 1-अरबिनोज, डी-गैलेक्टोज और रमनोज शामिल होते हैं। कुछ एसिड समूह मिथाइल अल्कोहल के साथ एस्ट्रिफ़ाइड होते हैं, कुछ लवण के रूप में मौजूद होते हैं। फलों के पकने और भंडारण के दौरान, पेक्टिन के अघुलनशील रूप घुलनशील में बदल जाते हैं, जो पकने और भंडारण के दौरान फलों के नरम होने से जुड़ा होता है। अघुलनशील रूपों का घुलनशील में संक्रमण वनस्पति कच्चे माल के गर्मी उपचार, फलों और बेरी के रस के स्पष्टीकरण के दौरान होता है। अनुपात की परिभाषा के अधीन पेक्टिक पदार्थ एसिड और चीनी की उपस्थिति में जैल बनाने में सक्षम हैं। यह मुरब्बा, मार्शमॉलो, जेली और जैम के उत्पादन के साथ-साथ बेकिंग और पनीर बनाने में कन्फेक्शनरी और कैनिंग उद्योगों में गेलिंग एजेंट के रूप में उनके उपयोग का आधार है।

सभी कार्बोहाइड्रेट व्यक्तिगत "इकाइयों" से बने होते हैं, जो सैकराइड होते हैं। करने की क्षमता सेहाइड्रोलिसिसपरमोनोमरकार्बोहाइड्रेट विभाजित हैंदो समूहों में: सरल और जटिल। एक इकाई वाले कार्बोहाइड्रेट कहलाते हैंमोनोसैकेराइड, दो इकाइयां -डिसाकार्इड्स, दो से दस यूनिटओलिगोसेकेराइड, और दस . से अधिकपॉलीसेकेराइड।

मोनोसैक्राइड जल्दी से रक्त शर्करा में वृद्धि, और एक उच्च ग्लाइसेमिक सूचकांक है, इसलिए उन्हें तेज कार्बोहाइड्रेट भी कहा जाता है। वे पानी में आसानी से घुल जाते हैं और हरे पौधों में संश्लेषित होते हैं।

3 या अधिक इकाइयों वाले कार्बोहाइड्रेट कहलाते हैंजटिल। जटिल कार्बोहाइड्रेट से भरपूर खाद्य पदार्थ अपने ग्लूकोज की मात्रा को धीरे-धीरे बढ़ाते हैं और उनका ग्लाइसेमिक इंडेक्स कम होता है, यही वजह है कि उन्हें धीमा कार्बोहाइड्रेट भी कहा जाता है। जटिल कार्बोहाइड्रेट सरल शर्करा (मोनोसेकेराइड्स) के पॉलीकोंडेशन के उत्पाद होते हैं और सरल के विपरीत, हाइड्रोलाइटिक क्लेवाज की प्रक्रिया में वे सैकड़ों और हजारों के गठन के साथ मोनोमर्स में विघटित होने में सक्षम होते हैं।अणुओंमोनोसैकेराइड।

मोनोसेकेराइड का स्टीरियोइसोमेरिज्म: समावयवीग्लिसराल्डिहाइडजिसमें, जब मॉडल को समतल पर प्रक्षेपित किया जाता है, तो असममित कार्बन परमाणु पर OH समूह दाईं ओर स्थित होता है, इसे D-ग्लिसराल्डिहाइड माना जाता है, और दर्पण छवि L-ग्लिसराल्डिहाइड होती है। मोनोसैकेराइड के सभी समावयवों को CH के निकट अंतिम असममित कार्बन परमाणु पर OH समूह के स्थान की समानता के अनुसार D- और L-रूपों में विभाजित किया गया है। 2 ओएच समूह (केटोस में कार्बन परमाणुओं की समान संख्या वाले एल्डोज से कम एक असममित कार्बन परमाणु होता है)। प्राकृतिकहेक्सोज – शर्करा, फ्रुक्टोज, मन्नोज़तथागैलेक्टोज- स्टीरियोकेमिकल विन्यास के अनुसार, उन्हें डी-श्रृंखला यौगिकों के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

पॉलिसैक्राइड - जटिल उच्च-आणविक कार्बोहाइड्रेट के वर्ग का सामान्य नाम,अणुओंदसियों, सैकड़ों या हजारों से मिलकरमोनोमर – मोनोसैक्राइड. दृष्टिकोण से सामान्य सिद्धांतपॉलीसेकेराइड के समूह में संरचनाएं, एक ही प्रकार की मोनोसैकराइड इकाइयों और हेटरोपॉलीसेकेराइड्स से संश्लेषित होमोपॉलीसेकेराइड के बीच अंतर करना संभव है, जो दो या दो से अधिक प्रकार के मोनोमेरिक अवशेषों की उपस्थिति की विशेषता है।

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1.6. लिपिड - नामकरण और संरचना। लिपिड बहुरूपता।

लिपिड - वसा और वसा जैसे पदार्थों सहित प्राकृतिक कार्बनिक यौगिकों का एक व्यापक समूह। सरल लिपिड अणु अल्कोहल से बने होते हैं औरवसायुक्त अम्ल, जटिल - शराब, उच्च आणविक भार फैटी एसिड और अन्य घटकों से।

लिपिड वर्गीकरण

सरल लिपिड लिपिड हैं जिनकी संरचना में कार्बन (सी), हाइड्रोजन (एच) और ऑक्सीजन (ओ) शामिल हैं।

जटिल लिपिड - ये लिपिड हैं जो कार्बन (सी), हाइड्रोजन (एच) और ऑक्सीजन (ओ), और अन्य रासायनिक तत्वों के अलावा उनकी संरचना में शामिल हैं। सबसे अधिक बार: फास्फोरस (पी), सल्फर (एस), नाइट्रोजन (एन)।

HTTPS के:// एन. विकिपीडिया. संगठन/ विकि/लिपिड्स

साहित्य:

1) चेरकासोवा एल.एस., मेरेज़िंस्की एम.एफ., वसा और लिपिड का चयापचय, मिन्स्क, 1961;

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3) Tyutyunnikov B. N., वसा की रसायन विज्ञान, M., 1966;

4) महलर जी।, कोर्डेस के।, बायोलॉजिकल केमिस्ट्री के फंडामेंटल्स, ट्रांस। अंग्रेजी से, एम।, 1970।

1.7. जैविक झिल्ली। लिपिड एकत्रीकरण के रूप। लिक्विड-क्रिस्टल अवस्था की अवधारणा। पार्श्व प्रसार और फ्लिप फ्लॉप।

झिल्ली पर्यावरण से कोशिका द्रव्य का परिसीमन, और नाभिक, माइटोकॉन्ड्रिया और प्लास्टिड की झिल्लियों का निर्माण भी करते हैं। वे एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम की एक भूलभुलैया और चपटा स्टैक्ड वेसिकल्स बनाते हैं जो गोल्गी कॉम्प्लेक्स बनाते हैं। झिल्लियां लाइसोसोम बनाती हैं, पौधे और कवक कोशिकाओं के बड़े और छोटे रिक्तिकाएं, प्रोटोजोआ के स्पंदित रिक्तिकाएं। ये सभी संरचनाएं कुछ विशेष प्रक्रियाओं और चक्रों के लिए डिज़ाइन किए गए डिब्बे (डिब्बे) हैं। इसलिए, झिल्लियों के बिना, कोशिका का अस्तित्व असंभव है।

झिल्ली की संरचना का आरेख: ए - त्रि-आयामी मॉडल; बी - तलीय छवि;

1 - लिपिड परत (ए) से सटे प्रोटीन, इसमें डूबे हुए (बी) या (सी) के माध्यम से इसे भेदते हुए; 2 - लिपिड अणुओं की परतें; 3 - ग्लाइकोप्रोटीन; 4 - ग्लाइकोलिपिड्स; 5 - हाइड्रोफिलिक चैनल एक छिद्र के रूप में कार्य करता है।

जैविक झिल्लियों के कार्य इस प्रकार हैं:

1) बाहरी वातावरण से कोशिका की सामग्री और साइटोप्लाज्म से जीवों की सामग्री का परिसीमन करें।

2) पदार्थों को कोशिका के अंदर और बाहर, साइटोप्लाज्म से ऑर्गेनेल तक और इसके विपरीत परिवहन प्रदान करें।

3) वे रिसेप्टर्स के रूप में कार्य करते हैं (पर्यावरण से संकेतों को प्राप्त करना और परिवर्तित करना, सेल पदार्थों की पहचान, आदि)।

4) वे उत्प्रेरक हैं (नियर-झिल्ली रासायनिक प्रक्रियाओं को सुनिश्चित करना)।

5) ऊर्जा के परिवर्तन में भाग लें।

एचटीटीपी:// एसबीआईओ. जानकारी/ पृष्ठ. पीएचपी? पहचान=15

पार्श्व प्रसार झिल्ली के तल में लिपिड और प्रोटीन अणुओं की अराजक तापीय गति है। पार्श्व प्रसार के साथ, आसन्न लिपिड अणु चारों ओर कूदते हैं, और इस तरह के लगातार एक स्थान से दूसरे स्थान पर कूदने के परिणामस्वरूप, अणु झिल्ली की सतह के साथ चलता है।

समय t के दौरान कोशिका झिल्ली की सतह के साथ अणुओं की गति को फ्लोरोसेंट लेबल - फ्लोरोसेंट आणविक समूहों की विधि द्वारा प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया था। फ्लोरोसेंट लेबल फ्लोरोसेंट अणु बनाते हैं, जिनकी कोशिका की सतह पर गति का अध्ययन किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, माइक्रोस्कोप के तहत कोशिका की सतह पर ऐसे अणुओं द्वारा बनाए गए फ्लोरोसेंट स्पॉट की प्रसार दर की जांच करके।

फ्लिप फ्लॉप झिल्ली के पार झिल्ली फॉस्फोलिपिड अणुओं का प्रसार है।

एक झिल्ली की सतह से दूसरी (फ्लिप-फ्लॉप) पर अणुओं के कूदने की दर मॉडल लिपिड झिल्ली - लिपोसोम पर प्रयोगों में स्पिन लेबल विधि द्वारा निर्धारित की गई थी।

कुछ फॉस्फोलिपिड अणु जिनसे लिपोसोम का निर्माण हुआ था, उनसे जुड़े स्पिन लेबल के साथ लेबल किए गए थे। लिपोसोम एस्कॉर्बिक एसिड के संपर्क में थे, जिसके परिणामस्वरूप अणुओं पर अप्रकाशित इलेक्ट्रॉन गायब हो गए: पैरामैग्नेटिक अणु प्रतिचुंबकीय बन गए, जिसे ईपीआर स्पेक्ट्रम के वक्र के तहत क्षेत्र में कमी से पता लगाया जा सकता है।

इस प्रकार, बाईलेयर की एक सतह से दूसरी सतह (फ्लिप-फ्लॉप) पर अणुओं की छलांग पार्श्व प्रसार के दौरान कूदने की तुलना में बहुत धीमी गति से होती है। फॉस्फोलिपिड अणु के फ़्लिप-फ्लॉप (T ~ 1 घंटा) के लिए औसत समय झिल्ली तल में एक अणु के एक स्थान से दूसरे स्थान पर कूदने के औसत समय से दसियों अरब गुना अधिक होता है।

लिक्विड-क्रिस्टल अवस्था की अवधारणा

ठोस शरीर हो सकता हैक्रिस्टलीय , तथाअनाकार। पहले मामले में, अंतर-आणविक दूरी (क्रिस्टल जाली) की तुलना में बहुत अधिक दूरी पर कणों की व्यवस्था में एक लंबी दूरी का क्रम होता है। दूसरे में, परमाणुओं और अणुओं की व्यवस्था में कोई लंबी दूरी का क्रम नहीं है।

एक अनाकार शरीर और एक तरल के बीच का अंतर लंबी दूरी के क्रम की उपस्थिति या अनुपस्थिति में नहीं है, बल्कि कण गति की प्रकृति में है। एक तरल और एक ठोस के अणु संतुलन की स्थिति के चारों ओर दोलन (कभी-कभी घूर्णी) गति करते हैं। कुछ औसत समय ("बसे हुए जीवन का समय") के बाद, अणु एक और संतुलन की स्थिति में कूद जाते हैं। अंतर यह है कि एक तरल में "बसने का समय" एक ठोस अवस्था की तुलना में बहुत कम होता है।

लिपिड बाईलेयर झिल्ली शारीरिक स्थितियों के तहत तरल होते हैं, झिल्ली में फॉस्फोलिपिड अणु का "बसे हुए जीवन काल" 10 है −7 – 10 −8 साथ।

झिल्ली में अणु बेतरतीब ढंग से व्यवस्थित नहीं होते हैं, उनकी व्यवस्था में लंबी दूरी का क्रम देखा जाता है। फॉस्फोलिपिड अणु एक दोहरी परत में होते हैं, और उनकी हाइड्रोफोबिक पूंछ लगभग एक दूसरे के समानांतर होती हैं। ध्रुवीय हाइड्रोफिलिक सिरों के उन्मुखीकरण में भी क्रम है।

वह शारीरिक अवस्था जिसमें अणुओं की पारस्परिक अभिविन्यास और व्यवस्था में एक लंबी दूरी का क्रम होता है, लेकिन एकत्रीकरण की अवस्था तरल होती है, कहलाती हैलिक्विड क्रिस्टल अवस्था। लिक्विड क्रिस्टल सभी पदार्थों में नहीं, बल्कि "लंबे अणुओं" के पदार्थों में बन सकते हैं (जिनके अनुप्रस्थ आयाम अनुदैर्ध्य से छोटे होते हैं)। विभिन्न लिक्विड क्रिस्टल संरचनाएं हो सकती हैं: नेमैटिक (फिलामेंटस), जब लंबे अणु एक दूसरे के समानांतर उन्मुख होते हैं; स्मेक्टिक - अणु एक दूसरे के समानांतर होते हैं और परतों में व्यवस्थित होते हैं; कोलेस्टिक - अणु एक ही तल में एक दूसरे के समानांतर होते हैं, लेकिन विभिन्न विमानों में अणुओं के उन्मुखीकरण भिन्न होते हैं।

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साहित्य: पर। लेमेज़ा, एल.वी. कामलुक, एन.डी. लिसोव। "विश्वविद्यालयों के आवेदकों के लिए जीव विज्ञान मैनुअल।"

1.8. न्यूक्लिक एसिड। विषमचक्रीय क्षार, न्यूक्लियोसाइड, न्यूक्लियोटाइड, नामकरण। न्यूक्लिक एसिड की स्थानिक संरचना - डीएनए, आरएनए (टीआरएनए, आरआरएनए, एमआरएनए)। राइबोसोम और कोशिका नाभिक। न्यूक्लिक एसिड (अनुक्रमण, संकरण) की प्राथमिक और माध्यमिक संरचना का निर्धारण करने के तरीके।

न्यूक्लिक एसिड - जीवित जीवों के फास्फोरस युक्त बायोपॉलिमर जो वंशानुगत जानकारी का भंडारण और संचरण प्रदान करते हैं।

न्यूक्लिक एसिड बायोपॉलिमर हैं। उनके मैक्रोमोलेक्यूल्स में बार-बार दोहराई जाने वाली इकाइयाँ होती हैं, जिन्हें न्यूक्लियोटाइड द्वारा दर्शाया जाता है। और उन्हें तार्किक रूप से नाम दिया गया हैपोलीन्यूक्लियोटाइड्स। न्यूक्लिक एसिड की मुख्य विशेषताओं में से एक उनकी न्यूक्लियोटाइड संरचना है। एक न्यूक्लियोटाइड (न्यूक्लिक एसिड की एक संरचनात्मक इकाई) की संरचना में शामिल हैंतीन घटक:

– नाइट्रोजन बेस। पाइरीमिडीन या प्यूरीन हो सकता है। न्यूक्लिक एसिड में 4 अलग-अलग प्रकार के आधार होते हैं: उनमें से दो प्यूरीन के वर्ग से संबंधित होते हैं और दो पाइरीमिडीन के वर्ग से संबंधित होते हैं।

– बाकी फॉस्फोरिक एसिड।

– मोनोसैकराइड - राइबोज या 2-डीऑक्सीराइबोज। चीनी, जो न्यूक्लियोटाइड का हिस्सा है, में पाँच कार्बन परमाणु होते हैं, अर्थात। एक पेंटोस है। न्यूक्लियोटाइड में मौजूद पेन्टोज के प्रकार के आधार पर, दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड प्रतिष्ठित होते हैं- राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए), जिसमें राइबोज होता है, औरडीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए), डीऑक्सीराइबोज युक्त।

न्यूक्लियोटाइड इसके मूल में, यह न्यूक्लियोसाइड का फॉस्फेट एस्टर है।न्यूक्लियोसाइड की संरचना दो घटक हैं: एक मोनोसेकेराइड (राइबोज या डीऑक्सीराइबोज) और एक नाइट्रोजनस बेस।

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नाइट्रोजनी क्षार – heterocyclicकार्बनिक यौगिक, व्युत्पन्नpyrimidineतथाप्यूरीन, सम्मिलितन्यूक्लिक एसिड. संक्षिप्त पदनाम के लिए, बड़े लैटिन अक्षरों का उपयोग किया जाता है। नाइट्रोजनी क्षार हैंएडीनाइन(ए)गुआनिन(जी)साइटोसिन(सी) जो डीएनए और आरएनए दोनों का हिस्सा हैं।तिमिन(टी) डीएनए का ही हिस्सा है, औरयूरैसिल(यू) केवल आरएनए में होता है।