Состав и строение жиров

Жиры – это сложные эфиры глицерина и высших жирных карбоновых кислот. Общая формула жиров выглядит следующим образом:

Твердые жиры образованы преимущественно высшими предельными карбоновыми кислотами – стеариновой С₁₇Н₃₅СООН, пальмитиновой С₁₅Н₃₁СООН и некоторыми другими.

Жидкие жиры образованы высшими непредельными карбоновыми кислотами – олеиновой С₁₇Н₃₅СООН, линолевой С₁₇Н₃₁СООН и линоленовой С₁₇Н₂₉СООН. Названия жиров образуются прибавлением окончания -ат. Например, тристеарат, трипальмиат.

В зависимости от происхождения жиры делят на животные и растительные (см. Рис. 1).

Рис. 1. Животные и растительные жиры

Жиры животного происхождения твердые. Исключением является рыбий жир. Жиры растительного происхождения жидкие. Их называют маслами. Исключением является кокосовое масло.

Углеводы

Углеводы используются с глубокой древности. Самым первым углеводом (точнее, смесью углеводов), с которым познакомился человек, был мед. Крахмал был известен еще древним грекам. Родиной сахарного тростника является северо-западная Индия – Бенгалия. Европейцы познакомились с тростниковым сахаром благодаря походам Александра Македонского в 327 г. до н.э. Свекловичный сахар в чистом виде был открыт лишь в 1747 г. немецким химиком А. Маргграфом. Целлюлоза, как составная часть древесины, используется с глубокой древности.

Название «углеводы» возникло в связи с тем, что химический состав большинства соединений этого класса выражается общей формулой С_n(Н₂О) _m. Но оказалось, что такое название является неточным, потому что были найдены углеводы, состав которых не отвечает этой формуле.

Важным химическим свойством глюкозы является ее брожение под действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами. Спиртовое брожение идет под действием фермента дрожжей. Сложный химизм этого процесса суммарно выражается уравнением:

С₆Н₁₂О₆ → 2С₂Н₅ОН + 2СО₂↑

Глюкоза – необходимый компонент пищи, один из главных участников обмена веществ в организме. Она очень питательна и легко усваивается. При ее окислении выделяется больше трети используемой в организме энергии. Ресурс – жиры, но роль жиров и глюкозы в энергетике разных органов различна. Сердце в качестве топлива использует 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.

Сахароза. Сахароза – соединение, известное каждому, как обычный сахар. Ее формула– С₁₂Н₂₂О₁₁. Она относится к дисахаридам. Сахароза может не только растворяться в воде, но и взаимодействовать с ней под воздействием ферментов или кислот.

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → С₆Н₁₂О₆  + С₆Н₁₂О₆

Образуются глюкоза и фруктоза. Фруктоза является изомером глюкозы.

Крахмал и целлюлоза. Крахмал и целлюлоза относятся к полисахаридам. Они являются природными полимерами. Их молекулы состоят из сотен и тысяч групп атомов (C₆H₁₀O₅)_n, остатков молекулы глюкозы. Значения n в них разные. Молекулы целлюлозы намного длиннее, чем крахмала.

n_{целлюлозы}  > n_{крахмала}

По своему строению их можно отнести к высокомолекулярным соединениям. Крахмал в основном образуется в процессе фотосинтеза.

n С₆Н₁₂О₆ → (C₆H₁₀O₅)_n+ n Н₂О

Этот процесс происходит в зеленых листьях растений. Накапливается крахмал в зернах, корнеплодах или плодах. Качественной реакцией на крахмал является взаимодействие с йодом. Появляется синее окрашивание (см. Рис. 2).

Рис. 2. Качественная реакция на крахмал с раствором йода. Синее окрашивание

Целлюлоза, или, как ее еще называют, клетчатка, с йодом не взаимодействует. Целлюлоза является основной частью оболочек клеток растений. В древесине содержится около 50% по массе целлюлозы. Именно из древесины получают метанол, уксусную кислоту, бумагу и многие другие ценные продукты.

Общим свойством углеводов является способность разлагаться при нагревании. При термическом разложении углеводов образуются сажа и вода.