Химические свойства глюкозы. Получение, применение

Химические свойства глюкозы. Получение, применение Кислород

Второй этап гликолиза

Второй этап гликолиза – это освобождение энергии, содержащейся в глицеральдегидфосфате, и запасание ее в форме АТФ.

Шестая реакция гликолиза (фермент глицеральдегидфосфат-дегидрогеназа) – окисление глицеральдегидфосфата до кислоты и присоединение к ней фосфорной кислоты приводит к образованию макроэргического соединения 1,3-дифосфоглицериновой кислоты и НАДН.

В седьмой реакции (фермент фосфоглицераткиназа) энергия фосфоэфирной связи, заключенная в 1,3-дифосфоглицерате тратится на образование АТФ. Реакция получила дополнительное название – реакция субстратного фосфорилирования, что уточняет источник энергии для получения макроэргической связи в АТФ (от субстрата реакции) в отличие от окислительного фосфорилирования (использование энергии электрохимического градиента ионов водорода на мембране митохондрий).

Восьмая реакция – синтезированный в предыдущей реакции 3-фосфоглицерат под влиянием фосфоглицератмутазы изомеризуется в 2-фосфоглицерат.

Девятая реакция – фермент енолаза отрывает молекулу воды от 2-фосфоглицериновой кислоты и приводит к образованию макроэргической фосфоэфирной связи в составе фосфоенолпирувата.

Десятая реакция гликолиза – еще одна реакция субстратного фосфорилирования – заключается в переносе пируваткиназой макроэргического фосфата с фосфоенолпирувата на АДФ с образованием пировиноградной кислоты и АТФ.

Последняя реакция бескислородного окисления глюкозы, одиннадцатая – образование молочной кислоты из пирувата под действием лактатдегидрогеназы. Важно то, что эта реакция осуществляется только в анаэробных условиях.

Первый этап гликолиза

Первый этап гликолиза – подготовительный, здесь происходит затрата энергии АТФ, активация глюкозы и образование из нее триозофосфатов.

Первая реакция гликолиза сводится к превращению глюкозы в реакционно-способное соединение за счет фосфорилирования 6-го, не включенного в кольцо, атома углерода. Эта реакция является первой в любом превращении глюкозы, катализируется гексокиназой.

Вторая реакция необходима для выведения еще одного атома углерода из кольца для его последующего фосфорилирования (фермент глюкозофосфат-изомераза). В результате образуется фруктозо-6-фосфат.

Третья реакция – фермент фосфофруктокиназа фосфорилирует фруктозо-6-фосфат с образованием почти симметричной молекулы фруктозо-1,6-дифосфата. Эта реакция является главной в регуляции скорости гликолиза.

В четвертой реакции фруктозо-1,6-дифосфат разрезается пополам фруктозо-1,6-дифосфат-альдолазой с образованием двух фосфорилированных триоз-изомеров – альдозы глицеральдегида (ГАФ) и кетозы диоксиацетона (ДАФ).

Пятая реакция подготовительного этапа – переход глицеральдегидфосфата и диоксиацетонфосфата друг в друга при участии триозофосфатизомеразы. Равновесие реакции сдвинуто в пользу диоксиацетонфосфата, его доля составляет 97%, доля глицеральдегидфосфата – 3%. Эта реакция, при всей ее простоте, определяет дальнейшую судьбу глюкозы:

Химические свойства глюкозы. получение, применение

I. Получение глюкозы 


1. В промышленности

(C6H10O5)n  nH2t,H → nC6H12O6

крахмал                                 глюкоза

2. В лаборатории 

  • Из формальдегида (1861 г А.М. Бутлеров):              

  6 HCOH   Ca(OH)2→    C6H12O6

 формальдегид

3. В природе 

6CO2  6H2O     hν, хлорофилл →     C6H12O6  6O2 

4. Другие способы 

C12H22O11  H2t,H → 2 C6H12O6

мальтоза                               глюкоза                            

C12H22O11  H2t,H →   C6H12O6    C6H12O6

сахароза                              глюкоза       фруктоза

II. Химические свойства глюкозы 


1. Специфические свойства

Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожение происходит в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов: 

1.Спиртовое брожение:

C6H12O6 → 2C2H5-OH  2CO2 

2. Молочнокислое брожение: 

Химические свойства глюкозы. Получение, применение

3. Маслянокислое брожение: 

C6H12O6 → C3H7COOH 2H2 ↑ 2CO2↑ 

2. Свойства альдегидов 

1. Реакция серебряного зеркала:

Видео-опыт: «Качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I)»                     

СH2OH(CHOH)4-COH   Ag2t.NH3→ СH2OH(CHOH)4-COOH  2Ag↓

или

СH2OH(CHOH)4-COH    2[Ag(NH3)2]OH →  СH2OH(CHOH)4-COONH4  2Ag↓ 3NH3   H2O

СH2OH(CHOH)4-COOH  — глюконовая кислота 

2. Окисление гидроксидом меди (II):                                                           

СH2OH(CHOH)4-COH  2Cu(OH)2 t → СH2OH(CHOH)4-COOH   Cu2O  2H2O

                                               голубой                                                             красный

 Cu2O↓

Рис. 1  Cu2O↓

3. Восстановление:                                                                                                                      

СH2OH(CHOH)4-COH H2 t,Ni → СH2OH(CHOH)4-CH2OH

                                                          сорбит – шестиатомный спирт

3. Свойства многоатомных спиртов 

1. Образование простых эфиров со спиртами

При действии метилового спирта в присутствии газообразного хлористого водорода атом водорода гликозидного гидроксила замещается на метильную группу.

2. Качественная реакция многоатомных спиртов

Прильём к раствору глюкозы несколько капель раствора сульфата меди (II) и раствор щелочи. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение – ярко синего цвета. 

Видео-опыт: «Качественная реакция глюкозы с гидроксидом меди (II)» 

Глюконат меди (II)

Рис. 2.  Глю­ко­нат меди (II) 

4. Реакции окисления

Видео-опыт: Окисление глюкозы кислородом воздуха в присутствии метеленового голубого

Видео-опыт: Определение глюкозы в виноградном соке

Видео-опыт: “Распознавание глюкозы с помощью качественных реакций”

III. Применение


Химические свойства глюкозы. Получение, применение

Глюкоза является ценным питательным продуктом. В организме она подвергается сложным биохимическим превращениям в результате которых образуется диоксид углерода и вода, при это выделяется энергия согласно итоговому уравнению:

C6H12O6  6O2 → 6H2O 6CO2  2800 кДж

Так как глюкоза легко усваивается организмом, её используют в медицине в качестве укрепляющего лечебного средства при явлениях сердечной слабости, шоке, она входит в состав кровозаменяющих и противошоковых жидкостей. Широко применяют глюкозу в кондитерском деле (изготовление мармелада, карамели, пряников и т. д.), в текстильной промышленности в качестве восстановителя, в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и глюконовых кислот, для синтеза ряда производных сахаров и т.д. Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Так, например, при квашении капусты, огурцов, молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как и при силосовании кормов. Если подвергаемая силосованию масса недостаточно уплотнена, то под влиянием проникшего воздуха происходит маслянокислое брожение и корм становится непригоден к применению. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

Химические свойства глюкозы. Получение, применение

Химические свойства глюкозы. Получение, применение

IV. Тренажеры


Тренажер №1: Химические свойства глюкозы

ЦОРы


Видео: «Качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I)»

Видео: «Качественная реакция глюкозы с гидроксидом меди (II)» 

Видео: Окисление глюкозы кислородом воздуха в присутствии метеленового голубого

Видео: Определение глюкозы в виноградном соке

Видео: “Распознавание глюкозы с помощью качественных реакций”

Оцените статью
Кислород
Добавить комментарий