Свойства каких веществ проявляет глюкоза
Химические свойства глюкозы, как и других альдоз, обусловлены присутствием в ее молекуле: а)альдегидной группы; б) спиртовых гидроксилов; в) полуацетального (гликозидного) гидроксила.
Глюкоза
Специфические свойства
1. Брожение (ферментация) моносахаридов
Важнейшим свойством моносахаридов является их ферментативное брожение, т.е. распад молекул на осколки под действием различных ферментов. Брожению подвергаются в основном гексозы в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками. В зависимости от природы действующего фермента различают реакции следующих видов:
1) Спиртовое брожение
2) Молочнокислое брожение
(образуется в организмах высших животных при мышечных сокращениях).
3) Маслянокислое брожение
4) Лимоннокислое брожение
Реакции с участием альдегидной группы глюкозы (свойства глюкозы как альдегида)
1. Восстановление (гидрирование) с образованием многоатомного спирта
В ходе этой реакции карбонильная группа восстанавливается и образуется новая спиртовая группа:
Cорбит содержится во многих ягодах и фруктах, особенно много сорбита в плодах рябины.
2. Окисление
1) Окисление бромной водой
Качественные реакции на глюкозу как альдегид!
Протекающие в щелочной среде при нагревании реакции с аммиачным раствором Ag2O (реакция серебряного зеркала») и с гидроксидом меди (II) Cu (OH)2 приводят к образованию смеси продуктов окисления глюкозы.
2) Реакция серебряного зеркала
Соль этой кислоты – глюконат кальция – известное лекарственное средство.
Видеоопыт «Качественная реакция глюкозы с аммиачным раствором оксида серебра (I)»
3) Окисление гидроксидом меди (II)
В ходе этих реакций альдегидная группа – СНО окисляется до карбоксильной группы – СООН.
Реакции глюкозы с участием гидроксильных групп (свойства глюкозы как многоатомного спирта)
1. Взаимодействие с Cu (ОН)2с образованием глюконата меди (II)
Качественная реакция на глюкозу как многоатомный спирт!
Подобно этиленгликолю и глицерину, глюкоза способна растворять гидроксид меди (II), образуя растворимое комплексное соединение синего цвета:
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.
Видеоопыт «Качественная реакция глюкозы с гидроксидом меди (II)»
2. Взаимодействие с галогеналканами с образованием простых эфиров
Являясь многоатомным спиртом, глюкоза образует простые эфиры:
Реакция происходит в присутствии Ag2O для связывания выделяющегося при реакции НI.
3. Взаимодействие с карбоновыми кислотами или их ангидридами с образованием сложных эфиров.
Например, с ангидридом уксусной кислоты:
Реакции с участием полуацетального гидроксила
1. Взаимодействие со спиртами с образованием гликозидов
Гликозиды – это производные углеводов, у которых гликозидный гидроксил замещен на остаток какого-либо органического соединения.
Содержащийся в циклических формах глюкозы полуацетальный (гликозидный) гидроксил является очень реакционноспособным и легко замещается на остатки различных органических соединений.
В случае глюкозы гликозиды называются глюкозидами. Связь между углеводным остатком и остатком другого компонента называется гликозидной.
Гликозиды построены по типу простых эфиров.
При действии метилового спирта в присутствии газообразного хлористого водорода атом водорода гликозидного гидроксила замещается на метильную группу:
В данных условиях в реакцию вступает только гликозидный гидроксил, спиртовые гидроксильные группы в реакции не участвуют.
Гликозиды играют чрезвычайно важную роль в растительном и животном мире. Существует огромное число природных гликозидов, в молекулах которых с атомом С (1) глюкозы остатки самых различных соединений.
Реакции окисления
Более сильный окислитель – азотная кислота НNO3 – окисляет глюкозу до двухосновной глюкаровой (сахарной) кислоты:
В ходе этой реакции и альдегидная группа – СНО и первичная спиртовая группа — СН2ОН окисляются до карбоксильных – СООН.
Видеоопыт «Окисление глюкозы кислородом воздуха в присутствии метеленового голубого»
Углеводы
Моносахариды
Источник
Глюкоза (декстроза) – моносахарид, являющийся универсальным источником энергии для человека. Это конечный продукт гидролиза ди – и полисахаридов. Соединение открыто английским врачом Уильямом Праутом в 1802 году.
Глюкоза или виноградный сахар – важнейшее питательное вещество для центральной нервной системы человека. Оно обеспечивает нормальное функционирование организма при сильной физической, эмоциональной, интеллектуальной нагрузках и быстрое реагирование мозга на форс – мажорные ситуации. Другими словами, глюкоза – реактивное топливо, поддерживающее все процессы жизнедеятельности на клеточном уровне.
Структурная формула соединения – C6H12O6.
Глюкоза представляет собой кристаллическое вещество сладкого вкуса, без запаха, хорошо растворимое в воде, концентрированных растворах серной кислоты, хлорида цинка, реактиве Швейцера. В природе образуется в результате фотосинтеза растений, в промышленности – путем гидролиза целлюлозы, крахмала.
Молярная масса соединения – 180,16 грамм на моль.
Сладость глюкозы вдвое ниже, чем сахарозы.
Моносахарид используют в кулинарии, медицинской промышленности. Препараты на ее основе применяют для снятия интоксикации и определения наличия, а также типа сахарного диабета.
Рассмотрим термины “гипергликемия”, “гипогликемия” – что это такое, польза и вред глюкозы, где содержится вещество, использование в медицине.
Суточная норма
Для питания клеток головного мозга, эритроцитов крови, поперечно – полосатых мышц и обеспечения организма энергией человеку нужно съедать «свою» индивидуальную норму. Для ее вычисления умножьте фактический вес тела на коэффициент 2,6. Полученное значение – суточная потребность вашего организма в моносахариде.
При этом, работникам умственного труда (офисным сотрудникам), выполняющим вычислительно–планирующие операции, спортсменам и людям, испытывающим тяжелые физические нагрузки дневную норму следует увеличить, поскольку данные операции требуют большего количества энергии.
Потребность в глюкозе снижается при малоподвижном образе жизни, склонности к сахарному диабету, избыточном весе. В данном случае для выработки энергии организм будет использовать не легко усваиваемый сахарид, а запасы жира.
Помните, глюкоза в умеренных дозах – это лекарство и «топливо» для внутренних органов, систем. Чрезмерное употребление сладости превращает ее в яд, оборачивая полезные свойства во вред.
Гипергликемия и гипогликемия
У здорового человека уровень глюкозы в крови натощак составляет 3,5 – 5,5 миллимоль на литр, после приема пищи он повышается до отметки 7,8.
Если данный показатель ниже нормы – развивается гипогликемия, выше – гипергликемия. Любые отклонения от допустимого значения вызывают нарушения в организме, иногда – необратимые расстройства.
Повышенное содержание глюкозы в крови увеличивает выработку инсулина, что ведет к интенсивной работе поджелудочной железы «на износ». В результате орган начинает истощаться, возникает риск развития сахарного диабета, страдает иммунитет. При достижении концентрации глюкозы в крови до 10 миллимоль на литр, печень перестает справляться со своими функциями, нарушается работа кровеносной системы. Избыток сахара участвует в образовании триглицеридов, (жировые клетки), которые провоцируют появление ишемической болезни, атеросклероза, гипертонии, инфаркта, кровоизлияния в мозг.
Главная причина развития гипергликемии – нарушение функционирования поджелудочной железы.
Продукты, снижающие сахар в крови:
- овсяная каша;
- омары, лангусты, крабы;
- сок черники;
- помидоры, черная смородина;
- соевый сыр;
- листья салата, тыква;
- зеленый чай;
- авокадо;
- мясо, рыба, курица;
- лимон, грейпфрут;
- миндаль, кешью, арахис;
- бобовые;
- арбуз;
- чеснок и лук.
Падение глюкозы в крови приводит к недостаточному питанию мозга, ослаблению организма, что провоцирует обморок. Человек теряет силы, появляется мышечная слабость, апатия, физические нагрузки даются с трудом, ухудшается координация, возникает ощущение беспокойства, помрачение сознания. Клетки находятся в состоянии голодания, замедляются их деление и регенерация, возрастает риск отмирания тканей.
Причины гипогликемии: алкогольное отравление, отсутствие сладких продуктов в рационе питания, онкологические заболевания, дисфункция щитовидной железы.
Для поддержания глюкозы в крови в пределах нормы обратите внимание на работу инсулярного аппарата, обогатите ежедневное меню полезными природными сладостями, содержащими моносахарид. Помните, низкий уровень инсулина препятствует полноценному всасыванию соединения, как следствие развивается гипогликемия.
Польза и вред
Главные функции глюкозы – питательная и энергетическая. Благодаря им она поддерживает биение сердца, дыхание, мышечное сокращение, работу мозга, нервной системы и регулирует температуру тела.
Значение глюкозы в организме человека:
- Участвует в обменных процессах, выступает наиболее усвояемым энергоресурсом.
- Поддерживает работоспособность организма.
- Питает клетки головного мозга, улучшает память, обучаемость.
- Стимулирует работу сердца.
- Быстро утоляет чувство голода.
- Снимает стресс, корректирует психическое состояние.
- Ускоряет восстановление мышечной ткани.
- Помогает печени в нейтрализации токсических веществ.
Глюкозу много лет используют для снятия интоксикации организма, при гипогликемии. Моносахарид входит в состав кровезаменителей, противошоковых препаратов, используемых для лечения болезней печени и центральной нервной системы. Многие препараты вводятся в вену на глюкозе, в том числе – новокаин, хлорид калия, часто используемые во врачебной практике.
Помимо положительного влияния, глюкоза способна нанести вред организму людей в преклонном возрасте, больным с нарушенным обменом веществ и привести к следующим последствиям:
- ожирению;
- развитию тромбофлебита;
- перегрузке поджелудочной железы;
- возникновению аллергических реакций;
- возрастанию холестерина;
- появлению воспалительных, сердечных заболеваний, расстройству коронарного кровообращения;
- артериальной гипертензии;
- повреждению сетчатки глаза;
- сахарному диабету;
- эндотелиальной дисфункции.
Помните, количество поступившего моносахарида в организм должно в полной мере компенсироваться расходом калорий на энергетические нужды.
Источники
Моносахарид содержится в мышечном гликогене животных, крахмале, ягодах и фруктах. 50 % энергии, необходимой для организма, человек получает за счет гликогена (отложенного в печени, мышечной ткани) и употребления глюкозосодержащих продуктов.
Главный природный источник соединения – мед (80 %), он содержит в своем и другой полезный углевод – фруктозу.
Диетологи рекомендуют стимулировать организм добывать сахариды из продуктов питания, избегая приема рафинированного сахара.
Наименование продукта | Содержание моносахарида в 100 граммах, грамм |
---|---|
Сахар – рафинад | 99,7 |
Пчелиный мед | 80,1 |
Мармелад | 79,2 |
Пряники | 77,6 |
Макароны | 70,5 |
Сладкая соломка | 69,1 |
Финики | 69,0 |
Перловая крупа | 66,8 |
Курага | 66,1 |
Изюм | 65,6 |
Яблочное повидло | 65,0 |
Шоколад | 63,2 |
Рис | 62,2 |
Овсянка | 61,7 |
Кукуруза | 61,3 |
Гречка | 60,3 |
Хлеб белый | 52,8 |
Хлеб ржаной | 44,2 |
Сливочное мороженое | 21,2 |
Картофель | 8,0 |
Яблоки | 7,8 |
Виноград | 7,7 |
Свекла | 6,6 |
Морковь | 5,6 |
Вишня | 5,4 |
Черешня | 5,4 |
Молоко | 4,4 |
Крыжовник | 4,3 |
Тыква | 4,1 |
Бобовые | 4,1 |
Капуста | 4,0 |
Малина | 3,8 |
Помидоры | 3,3 |
Творог | 3,2 |
Сметана | 3,0 |
Сливы | 3,0 |
Печень | 2,7 |
Клубника | 2,6 |
Клюква | 2,4 |
Арбуз | 2,3 |
Апельсины | 2,3 |
Абрикосы | 2,1 |
Мандарины | 2,0 |
Сыр | 2,0 |
Персики | 2,0 |
Груша | 1,7 |
Черная смородина | 1,4 |
Огурцы | 1,2 |
Масло | 0,4 |
Яйца | 0,3 |
Глюкоза в медицине: форма выпуска
Препараты глюкозы относят к дезинтоксикационным и метаболическим средствам. Их спектр действия направлен на улучшение обменных и окислительно–восстановительных процессов в организме. Действующим веществом данных медикаментов является декстрозы моногидрат (сублимированная глюкоза в комбинации со вспомогательными веществами).
Формы выпуска и фармакологические свойства моносахарида:
- Таблетки, содержащие 0,5 грамм сухой декстрозы. При пероральном приёме глюкоза оказывает сосудорасширяющее и седативное действие (умеренно выраженное). Кроме того, препарат восполняет запасы энергии, повышая интеллектуальную и физическую продуктивность.
- Раствор для инфузий. В литре 5 % глюкозы присутствует 50 грамм безводной декстрозы, в 10 % составе – 100 грамм вещества, в 20 % смеси – 200 грамм углевода, в 40 % концентрате – 400 грамм сахарида. Учитывая, что 5 % раствор сахарида изотоничен относительно плазмы крови, введение препарата в кровоток помогает нормализовать кислотно–щелочное и водно–электролитное равновесия в организме.
- Раствор для внутривенных инъекций. В миллилитре 5 % концентрата содержится 50 миллиграмм высушенной декстрозы, в 10 % – 100 миллиграмм, в 25 % – 250 миллиграмм, в 40 % – 400 миллиграмм. При внутривенном введении глюкоза повышает осмотическое кровяное давление, расширяет сосуды, увеличивает мочеобразование, усиливает отток жидкости из тканей, активизирует обменные процессы в печени, нормализует сократительную функцию миокарда.
Помимо этого, сахарид используют для искусственного лечебного питания, в том числе энтерального и парентерального.
В каких случаях и в какой дозировке назначают «медицинскую» глюкозу?
Показания к применению :
- гипоглекемия (пониженная концентрация сахара в крови);
- нехватка углеводного питания (при умственных и физических перегрузках);
- реабилитационный период после затяжных заболеваний, в том числе инфекционных (как дополнительное питание);
- декомпенсация сердечной деятельности, кишечные инфекционные патологии, болезни печени, геморрагические диатезы (в комплексной терапии);
- коллапс (внезапное падение кровяного давления);
- шок;
- обезвоживание, вызванное рвотой, диареей или хирургическим вмешательством;
- интоксикация или отравление (в том числе наркотиками, мышьяком, кислотами, окисью углерода, фосгеном);
- для увеличения размеров плода при беременности (в случае подозрения на малый вес).
Кроме того, «жидкую» глюкозу используют для разведения лекарственных средств, вводимых парентерально.
Изотонический глюкозный раствор (5 %) вводят следующими способами:
- подкожно (однократная порция – 300 – 500 миллилитров);
- внутривенно капельно (максимальная скорость введения – 400 миллилитров в час, суточная норма для взрослых – 500 – 3000 миллилитров, дневная доза для детей – 100 – 170 миллилитров раствора на килограмм веса ребёнка, для новорожденных данный показатель снижается до 60);
- в виде клизм (разовая порция вещества варьируется от 300 до 2000 миллилитров, в зависимости от возраста и состояния больного).
Гипертонические концентраты глюкозы (10 %, 25 % и 40 %) используются только для внутривенных инъекций. Причём за один приём вводят не более 20 – 50 миллилитров раствора. Однако, при больших кровопотерях, гипогликемии гипертоническую жидкость применяют для инфузионных вливаний (100 – 300 миллилитров в сутки).
Помните, фармакологические свойства глюкозы усиливают аскорбиновая кислота (1 %), инсулин, метиленовый синий (1%).
Таблетки глюкозы принимают перорально по 1 – 2 штуки в сутки (при необходимости дневную порцию увеличивают до 10 драже).
Противопоказания к приёму глюкозы:
- сахарный диабет;
- патологии, сопровождающиеся повышением концентрации сахара в крови;
- индивидуальная непереносимость глюкозы.
Побочные эффекты:
- гипергидратация (вследствие введения объёмных порций изотонического раствора);
- снижение аппетита;
- некроз подкожной клетчатки (при попадании гипертонического раствора под кожу);
- острая сердечная недостаточность;
- воспаления вен, тромбозы (из –за быстрого введения раствора);
- нарушение функции инсулярного аппарата.
Помните, слишком быстрое введение глюкозы чревато гипергликемией, осмотическим диурезом, гиперволемией, гиперглюкозурией.
Вывод
Глюкоза – важный питательный элемент для организма человека.
Потребление моносахарида должно быть разумным. Чрезмерный или недостаточный прием ухудшает иммунитет, нарушает обмен веществ, вызывает проблемы со здоровьем (приводит в дисбаланс работу сердечной, эндокринной, нервной систем, снижает мозговую активность).
Чтобы организм находился на высоком уровне работоспособности и получал достаточно энергии, избегайте изнуряющих физических нагрузок, стрессов, следите за работой печени, поджелудочной железы, употребляйте полезные углеводы (крупы, фрукты, овощи, сухофрукты, мед). При этом, откажитесь от приема «пустых» калорий, представленных тортами, пирожными, конфетами, печеньем, вафлями.
Больше свежей и актуальной информации о здоровье на нашем канале в Telegram. Подписывайтесь: https://t.me/foodandhealthru
Автор статьи:
Дружикина Виктория Юрьевна
Специальность: терапевт, невролог.
Общий стаж: 5 лет.
Место работы: БУЗ ОО «Корсаковская ЦРБ».
Образование: Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева.
2011 – диплом по специальности “Лечебное дело”, Орловский государственный университет
2014 – сертификат по специальности “Терапия”, Орловский государственный университет
2016 – диплом по специальности “Неврология”, Орловский государственный университет имени И.С. Тургенева
Заместитель главврача по оргметодработе в БУЗ ОО «Корсаковская ЦРБ»
Источник
Определение и формула
Глюкоза
Вещество органической природы, т.е. соединение, в состав которого как одни из главных составляющих входят атомы (либо атом) углерода.
Глюкоза содержится в живых организмах и служит для преобразования в энергию. Дополнительное название – виноградный сахар. Происходит от названия винограда – растения, плоды которого содержат, как и многие ягоды и фрукты, значительное количество глюкозы – 30% от общей массы.
Глюкоза принадлежит к группам гексоз – шестиатомных моносахаров, гидроксиальдегидов – веществ с гидроксильными и альдегидными группами.
Формула
С6H12O6
Глюкоза содержит 6 атомов углерода, 12 – водорода и 6 – кислорода. Основу образует углеродный скелет, к которому присоединены атомы водорода, гидроксильные группы OH, а к концевому атому углерода – альдегидная группа COH.
Декстроза (D-глюкоза, D-глюкогексоза) – оптический изомер глюкозы, молекула которого закручена в обратную, правую сторону. Декстроза принадлежит к альдогескозам (hexa – греч. «шесть») – моносахаридам с шестью атомами углерода, однако имеет собственные оптические свойства.
Свойства глюкозы
Физические свойства
column1 | column2 |
---|---|
Молярная масса | 180,16 г/моль |
Плотность | 1,54 г/см3 |
Точка плавления | 146℃ |
Точка самовозгорания | 500℃ |
Коэффициент оптического преломления | 1,51 |
Агрегатное состояние | Твердое, кристаллическое прозрачное вещество |
Растворимость | Растворима в воде, концентрированной H3SO4, растворе ZnCl2, растворе Швейцера. |
Запах, вкус | Различимого запаха нет, вкус сладкий. |
Химические свойства
Глюкоза является восстановителем – отдает электроны с внешнего электронного уровня атомов и восстанавливает другое вещество. Объединяющиеся между собой молекулы глюкозы дают полисахаридные продукты: гликоген, целлюлозу, крахмал. Глюкоза как единица строения встречается в составе более сложных сахаров – сахарозы, лактозы, мальтозы. Обратное расщепление названных дисахаридов дает глюкозу и фруктозу.
- Глюкоза реагирует с аммиачным раствором оксидом серебра с образованием серебряного зеркала:
СН2ОН-(СНОН)4-СНО+Ag2O → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + 2Ag
- При реакции с гидроксидом меди дает красный осадок Cu2O
СН2ОН-(СНОН)4-СНО + 2Cu(OH)2 → СН2ОН-(СНОН)4-СОOH + Cu2O↓ + 2H2O
- Восстанавливается водородом, при этом образуется шестиатомный спирт (сорбит)
СН2ОН-(СНОН)4-СНО + H2 → СН2ОН-(СНОН)4-СH2OH
- Процессы брожения
- молочнокислое брожение
C6H12O6 → 2CH3 –CHOH–COOH;
- спиртовое брожение
С6H12O6 → 2СH3 –CH2OH + 2CO2↑.
Получение глюкозы
Искусственное получение
Наиболее изученный способ получения глюкозы химическим путем – процесс разложения ди- и полисахаридов. В качестве реагентов используется крахмал или целлюлоза и вода, которые разлагаются с образованием глюкозы и побочных продуктов.
- Гидролиз крахмала
(C6H10O5)n + nH2O t,H+→ nC6H12O6
- Из формальдегида
6HCOHCa(OH)2→ C6H12O6
- гидролиз дисахаридов
C12H22O11 + H2Ot,H+→ 2C6H12O6
Естественное получение
Глюкогенез – вынесенный в отдельный термин процесс образования глюкозы из молекул кетокислот, например, пировиноградной.
Глюконеогенез – образование глюкозы из лактата, пирувата и других соединений, не относящихся к углеводам.
Применение
Глюкоза – основное питательное вещество автотрофных и гетеротрофных организмов, которые поглощают его и преобразуют в необходимые для жизнедеятельности органические вещества.
Клеточное дыхание организмов начинается с процесса гликолиза – расщепление глюкозы до пировиноградной кислоты. Из продуктов гликолиза образуются соли – пируваты, и дальнейшие реакции приводят к образованию аденозинтрифосфата, или энергетических молекул АТФ.
Как запасающее соединение, в организмах запасается резервное энергообразующее вещество гликоген (у гетеротрофов) и крахмал (у автотрофов).
Глюкоза – низкомолекулярный подсластитель в пищевойпромышленности, дополнительное вещество в составе фармацевтических препаратов. Подсластитель сорбитол (E420) получают, гидрируя глюкозу до образования гидроксогруппы на месте альдегидной.
В медицине раствор глюкозы применяют для внутривенных инъекций для противодействие пищевым, алкогольным и прочим интоксикациям. В сфере эндокринологии используется для диагностики диабета в качестве тестового индикатора.
Тест по теме «Глюкоза»
Источник