Углеводы: глюкоза и фруктоза

Что такое углеводы

Углеводы — это органические вещества, состав которых обычно отвечает общей формуле Cn(H2O)m, откуда и происходит их название. Они образуются в зелёных растениях при фотосинтезе из углекислого газа и воды и служат важнейшим источником энергии для живых организмов. По способности к гидролизу углеводы делят на три большие группы.

Глюкоза

Глюкоза C6H12O6 — важнейший моносахарид, белое кристаллическое вещество сладкого вкуса, хорошо растворимое в воде. Её молекула содержит пять гидроксогрупп и одну альдегидную группу, поэтому глюкоза одновременно является и многоатомным спиртом, и альдегидом, то есть альдегидоспиртом. В водном растворе глюкоза существует в равновесии открытой (линейной) и циклической форм.

Химические свойства глюкозы

Двойственная природа молекулы определяет её свойства. Как многоатомный спирт глюкоза реагирует с гидроксидом меди (II), образуя ярко-синий раствор. Как альдегид она проявляет восстановительные свойства:

• реакция серебряного зеркала: C6H12O6 + Ag2O → C6H12O7 + 2Ag↓ — выделяется металлическое серебро;
• восстановление гидроксида меди (II) при нагревании до красного оксида меди (I).

Брожение глюкозы

Важнейшие биохимические процессы — это разные виды брожения глюкозы под действием ферментов:

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2↑ — спиртовое брожение, на котором основано получение этилового спирта.

Кроме спиртового, существует молочнокислое брожение, при котором образуется молочная кислота; оно происходит, например, при скисании молока.

Фруктоза и значение глюкозы

Фруктоза — изомер глюкозы с той же формулой C6H12O6, но содержащий не альдегидную, а кетонную группу. Поэтому фруктоза не даёт реакции серебряного зеркала, что позволяет отличать её от глюкозы. Фруктоза слаще глюкозы и содержится в мёде и фруктах. Глюкоза играет ключевую роль в обмене веществ: она служит источником энергии для клеток и применяется в медицине как питательное средство.

Частые ошибки. Глюкоза и фруктоза — изомеры с одинаковой формулой, но реакция серебряного зеркала характерна только для глюкозы из-за наличия альдегидной группы. Реакция с гидроксидом меди (II) на холоду (синий раствор) идёт у обоих веществ, ведь оба являются многоатомными спиртами.

Кратко о главном

• Углеводы имеют состав Cn(H2O)m и делятся на моно-, ди- и полисахариды.
• Глюкоза C6H12O6 — альдегидоспирт с пятью гидроксогруппами и альдегидной группой.
• Глюкоза даёт реакцию серебряного зеркала и реагирует с гидроксидом меди (II).
• Брожение глюкозы даёт спирт и углекислый газ.
• Фруктоза — изомер глюкозы с кетонной группой.