Prezentację wykonali: Agnieszka Stanclik kl.IID Łukasz Bury kl.IID Łukasz Bury kl.IID

Cukry (węglowodany) – ogólna nazwa grupy związków, pod względem chemicznym będących dwufunkcyjnymi pochodnymi zawierającymi grupy hydroksylowe (-OH), oraz aldehydową (- CHO) lub ketonową (- CO), są to więc związki węgla i wody i dlatego można cukry można przedstawić wzorem empirycznym C n (H 2 O) n, w którym węgiel przedstawia się jako uwodniony. n - ilość atomów węgla i ilość cząsteczek wody

Według liczby atomów węgla w cząsteczce cukry dzielimy na: triozy (3 atomy wegla) tetrozy (4 atomy węgla) pentozy (5 atomów węgla) heksozy (6 atomów węgla) itd.

W nazewnictwie cukrów przyjęta jest zasada stosowania :  nazw zwyczajowych  nazw systematycznych W nazwach systematycznych cukrów prostych przyjęto zasadę uwidaczniania ilości atomów węgla albo atomów tlenu w cząsteczce. Zgodnie z tą zasadą aldozy będą nazywane:  najprostsza aldoza posiada dwa atomy węgla stąd nazwa aldodioza  aldotrioza (trzy atomy węgla w cząsteczce)  aldotetroza (cztery atomy węgla w cząsteczce)  aldopentoza (pięć atomów węgla w cząsteczce)  aldohektoza (sześć atomów węgla w cząsteczce) Szereg ketoz, zaczyna się od cukrowca posiadającego trzy atomy węgla:  ketotrioza (trzy atomy węgla w cząsteczce)  ketotetroza (cztery atomy węgla w cząsteczce)  ketopentoza (pięć atomów węgla w cząsteczce)  ketoheksoza (sześć atomów węgla w cząsteczce)

NAJWAŻNIEJSZE CUKRY PROSTE Do najważniejszych cukrów prostych zaliczamy: triozy, pentozy i heksozy. Glukoza i fruktoza są przedstawicielami cukrów prostych. Glukoza i fruktoza mają ten sam wzór sumaryczny - C 6 H 12 O 6 - ale różny wzór strukturalny. Należą one do heksoz.

Glukoza jest cukrem znanym pod nazwą cukier gronowy. Występuje w winogronach, miodzie, nektarze kwiatów. Jest substancją koloru białego, dobrze rozpuszczalną w wodzie i o słodkim smaku. Dla człowieka spełnia rolę substancji odżywczej, wykorzystywanej jako źródło energii podczas wykonywanej pracy przez człowieka. Powstaje w czasie procesu fotosyntezy w roślinach.

Fotosynteza to wieloetapowy proces zachodzący w komórkach słońca pod wpływem energii promieniowania słonecznego. Proces ten opisuje równanie chemiczne. 6CO 2 + 6H 2 O ---> C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Glukoza jest podstawowym źródłem energii organizmów zwierzęcych. Rozprowadzana przez krew do komórek ulega tam przemianie z wyzwoleniem energii, w wyniku czego komórki są zdolne do wykonania pracy. W czasie przemiany mamy proces odwrotny do fotosyntezy a efektem jest powstanie CO 2 + H 2 O. C 6 H 12 O 6 + 6O > 6CO 2 + 6H 2 O + energia CO 2 uwolniony w komórkach transportowany jest do płuc i wydychany na zewnątrz. Glukoza jest podstawowym źródłem energii organizmów zwierzęcych. Rozprowadzana przez krew do komórek ulega tam przemianie z wyzwoleniem energii, w wyniku czego komórki są zdolne do wykonania pracy. W czasie przemiany mamy proces odwrotny do fotosyntezy a efektem jest powstanie CO 2 + H 2 O. C 6 H 12 O 6 + 6O > 6CO 2 + 6H 2 O + energia CO 2 uwolniony w komórkach transportowany jest do płuc i wydychany na zewnątrz.

Właściwości chemiczne glukozy wynikają z obecności w cząsteczce grupy aldehydowej i grup hydroksylowych. Z Cu(OH) 2 w środowisku zasadowym tworzą szafirowy kompleks. Jest to reakcja charakterystyczna dla alkoholi polihydroksylowych. Również z Cu(OH) 2 na gorąco wytrącają ceglasty osad tlenku miedzi(I) Cu 2 O 2Cu(OH) 2 + C 6 H 12 O 6 ---> Cu 2 O + 2H 2 O + C 6 H 12 O 7 W reakcji grupa aldehydowa utlenia się do grupy karboksylowej (- CHO ---> -COOH) Najbardziej charakterystyczną reakcją i najbardziej efektowną jest reakcja lustra srebrnego. W reakcji wykorzystujemy roztwór tlenku srebra(I) Ag 2 O w wodzie amoniakalnej. Podobnie jak w reakcji z Cu(OH) 2 grupa aldehydowa (-CHO) utlenia się do grupy karboksylowej (-COOH) Ag 2 O + C 6 H 12 O 6 ---> 2 Ag + C 6 H 12 O 7 Na ściankach naczynia wytrąca się metaliczne srebro, tworząc lustro. Reakcja ta może być wykorzystana do produkcji luster.

Fruktoza jest cukrem występującym w soku wielu słodkich owoców oraz w miodzie pszczelim, w którym jest w postaci naturalnej. Jest jednym z najsłodszych cukrów. Ma ona właściwości podobne do glukozy, jest jednak od niej znacznie słodsza. Jest używana przez chorych na cukrzycę jako środek słodzący.

Cukry proste reagują ze sobą, tworząc pomiędzy poszczególnymi cząsteczkami wiązania glikozydowe. W takim wiązaniu zawsze bierze udział grupa anomeryczna (tworzy się z grupy karboksylowej) i dowolna - OH innej cząsteczki cukru. Najczęściej w przyrodzie występują wiązania utworzone między grupą -OH położona przy węglu C 1, a grupą położoną przy węglu C 4. O takiej cząsteczce mówimy, że jest dwu cukrem mającym wiązanie 1,4 – glikozydowe.

Większość naturalnych węglowodorów zawiera w cząsteczce więcej niż jeden cukier prosty. Z tego powodu stosuje się podział cukrów na grupy uwzględniając rozmiar cząsteczki. Najpopularniejszy podział dotyczy disacharydów i polisacharydów. Do disacharydów zaliczamy takie cukry, których cząsteczki na skutek hydrolizy ulegają rozpadowi i powstają dwie cząsteczki monosacharydów. Zaliczamy do nich między innymi sacharozę, laktozę i maltozę.

Sacharoza zwana inaczej cukrem trzcinowym lub cukrem buraczanym ma wzór sumaryczny C 12 H 22 O 11. Występuje ona w korzeniu buraka cukrowego oraz w łodydze trzciny cukrowej. Zbudowana jest z glukozy oraz fruktozy. Sacharoza jest bezbarwną, słodką w smaku substancją krystaliczną dobrze rozpuszczalną w wodzie. Ma słodszy smak od glukozy. Jest nietoksyczna, a jej gęstość wynosi 1590 kg/m³. Sacharoza łatwo hydrolizuje w obecności enzymu (inwertazy) lub kwasu, dając równe ilości fruktozy i glukozy. Proces taki zachodzi podczas trawienia w żołądku i można go przedstawić za pomocą równania: C 12 H 22 O 11 + H 2 O + C 6 H 12 O 6 (glukoza) + C 6 H 12 O 6 (fruktoza)

Ogrzewana sacharoza topi się, a następnie ulega karmelizacji. Dalsze ogrzewanie prowadzi do zwęglenia. Jeśli stopimy sacharozę, a następnie oziębimy ją powstanie szklista masa, zwana lukrem, który wykorzystywany jest w cukiernictwie przy produkcji ciast. Sacharoza nie posiada właściwości redukujących (negatywny efekt próby Tollensa i Trommera). Jest ona najpospolitszym środkiem słodzącym, otrzymywanym na skalę przemysłową z trzciny i buraków cukrowych. Jest związkiem wyjściowym w syntezie butanolu, etanolu, kwasu cytrynowego i gliceryny. Stosowana jest w przemyśle farmaceutycznym (produkcja tabletek, jako przeciwutleniacz), pirotechnice i przemyśle tworzyw sztucznych (sztywne pianki poliuretanowe), do produkcji mydeł i atramentu. Karmel stanowi m.in. brązowy barwnik, np. w coli.

Maltoza (cukier słodowy) składa się z dwóch cząsteczek glukozy, połączonych wiązaniami α-1,4 glikozydowym. Wzór maltozy ma postać C 12 H 22 O 11. Maltoza powstaje z glikogenu albo ze skrobi, na skutek działania enzymu (amylazy lub diastazy). Może być także przejściowym produktem kwaśnej hydrolizy. Maltoza tworzy białe kryształy rozpuszczalne w wodzie. Jest ona około trzy razy mniej słodka od sacharozy i ulega fermentacji. Cukier ten jest trawiony w jelicie przez enzym (maltazę). Maltoza ma właściwości redukujące. Znalazła zastosowanie jako środek słodzący, stabilizator wielosiarczków oraz wykorzystywana jest do pożywek bakteryjnych.

Laktoza to kolejny disacharyd o wzorze sumarycznym C 12 H 22 O 11. Zwany jest także cukrem mlecznym, ponieważ występuje w mleku wszystkich ssaków. Mleko krów zawiera 4,5% laktozy, natomiast mleko ludzkie ok.6,7%. Jest to biała substancja krystaliczna, rozpuszczalna w wodzie o słabym słodkim smaku. Nie fermentuje pod działaniem zwykłych drożdży natomiast ulega fermentacji na skutek działania bakterii mlekowych, dając kwas mlekowy. Otrzymuje się go z serwatki. Temperatura topnienia laktozy to 225ºC. nie jest ona tak higroskopijna jak inne cukry. Nie może być spożywana przez osoby, których organizm nie przyswaja powstałego z laktozy cukru - galaktozy. Laktoza stosowana jest w pirotechnice (jako paliwo), w przemyśle spożywczym (jest składnikiem żywności dla niemowląt oraz mleka), a także jako wypełniacz w przemyśle farmaceutycznym.

Przez połączenie się wielu cząsteczek cukrów prostych powstają polisacharydy (wielocukry). Cukry te są bardzo szeroko rozpowszechnione w organizmach żywych i pełnią tam bardzo różnorodne funkcje. Są one m.in. substancjami zapasowymi, stanowią składnik ścian komórkowych i uczestniczą w rozpoznawaniu bakterii przez limfocyty. Wszystkie wielocukry ulegają hydrolizie. Najważniejszymi przedstawicielami polisacharydów są: skrobia, celuloza i glikogen.

Skrobia (krochmal) ma wzór chemiczny (C 6 H 10 O 5 ) n (n - może przyjmować wartości od kilkuset do kilkudziesięciu tysięcy). Pod działaniem enzymów lub kwasu skrobia ulega hydrolizie, gdzie końcowym produktem jest glukoza. Klasyfikowana jest w trzech odmianach: Amylozy, amylopektyny, glikogenu. Amyloza i amylopektyna są składnikami większości roślin, a glikogen - jest cukrem zapasowym w organizmach żywych. Próba pozwalającą wykryć czy w próbce żywności znajduje się skrobia, polega na dodaniu na badany pokarm kilku kropel jodyny – amylaza zawarta w skrobi tworzy z jodem granatowo - niebieskie połączenie.

Skrobia jest białym proszkiem bez smaku i bez zapachu. Nie ma budowy krystalicznej i jednorodnej. Zbudowana jest z co najmniej dwóch rodzajów wielocukrów. Skrobia nie rozpuszcza się w zimnej wodzie i pospolitych rozpuszczalnikach. Cząsteczka skrobi ma rozgałęzioną strukturę. Cukier ten jest bardzo rozpowszechniony w przyrodzie. Spotykany jest w komórkach pni, łodyg i liści, a także kłączach, bulwach i nasionach. Dużą ilość skrobi zawierają na przykład bulwy ziemniaków i ziarna zbóż.

CELULOZA Celuloza o wzorze chemicznym (C 6 H 10 O 5 ) n zwana jest inaczej błonnikiem. Wchodzi ona w skład ścian komórkowych roślin i nadaje tkankom roślinnym elastyczność i wytrzymałość mechaniczną. Jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych związków organicznych. Największą ilość celulozy (ok.95%) zawierają włókna bawełny. Dużą ilość tego związku zawiera także drewno (nawet do 60%). Celuloza jest to bezbarwna substancja, która nie rozpuszcza się w wodzie, eterze, benzynie, dwusiarczku węgla i benzynie. Celuloza nie jest przyswajalna przez większość zwierząt i człowieka i nie posiadają one enzymów zdolnych do rozkładu tego polisacharydu. niektóre zwierzęta roślinożerne wykorzystują do tego celu pierwotniaki lub symbiotyczne bakterie (np. parzystokopytne lub termity) inne zwierzęta celulozę wydalają (np. koniowate). Celuloza otrzymywana jest na skalę przemysłową z drewna i wykorzystywana jest w przemyśle włókienniczym do wyrobu tkanin i nici (włókna lniane, bawełniane, konopne), w przemyśle papierniczym, w produkcji materiałów wybuchowych, lakierów, nitrocelulozy, tworzyw sztucznych (celuloidu) i sztucznego jedwabiu.

Glikogen (zwany skrobią zwierzęcą) jest polisacharydem zbudowanym z cząsteczek glukozy, które są powiązane w silnie rozgałęzione łańcuchy. Cukier ten występuje w wątrobie (stanowi ok.10% jej masy) oraz mięśniach (ok.1% masy). Spalanie glikogenu stanowi podstawowe źródło energii w bardzo wielu procesach fizjologicznych (np. skurcze mięśni). Glikogen jest stałą substancją bez zapachu i smaku, która pęcznieje w zimnej wodzie. Glikogen występuje również w niektórych rodzajach kukurydzy, bakteriach i grzybach.

Cukry proste mogą tworzyć disacharydy (dwucukry), oligosacharydy lub polisacharydy (wielocukry), np.: maltozę (glukoza + glukoza) sacharozę (glukoza + fruktoza) laktozę (glukoza + galaktoza)

DZIĘKUJEMY ZA UWAGĘ