Cukry (węglowodany, sacharydy)
Skład pierwiastkowy
Cząsteczki cukrów zbudowane są z atomów węgla C, wodoru H i tlenu O.
Podział cukrów
Cukry proste (monosacharydy)
Do tej grupy należy wiele różnych cukrów np. glukoza, fruktoza
Glukoza i fruktoza mają różny wzór strukturalny, ale taki sam wzór sumaryczny C6H12O6
Cukry złożone
Do tej grupy należą np. sacharoza, maltoza, laktoza, które mają różny wzór strukturalny, ale ten sam wzór sumaryczny C12H22O11. Są one przedstawicielami dwucukrów (disacharydów).
Skrobia i celuloza należą do grupy wielocukrów (polisacharydów). Mają one różną budowę cząsteczki a ich wzór sumaryczny można określić jako (C6H10O5)n, przy czym n może być różną liczbą.
Glukoza i fruktoza
Glukoza i fruktoza to cukry proste (monosacharydem) o wzorze chemicznym C6H12O6. Jest jednym z najważniejszych źródeł energii dla organizmów żywych.
Właściwości fizyczne glukozy i fruktozy
| glukoza | fruktoza | |
| Wygląd w temp. pokojowej | Bezbarwne, krystaliczne ciało stałe | Bezbarwne, krystaliczne ciało stałe |
| Smak | Słodka, ale mniej słodka niż fruktoza | Bardzo słodka, słodsza od glukozy i sacharozy |
| Rozpuszczalność | Dobrze rozpuszcza się w wodzie | Dobrze rozpuszczalna w wodzie |
| Temperatura topnienia | Około 146°C | Około 103°C |
Rola w organizmach żywych
Glukoza powstaje w roślinach zielonych w procesie fotosyntezy
6CO2 + 6H2O —energia słoneczna→ C6H12O6 + 6O2
Glukoza jest kluczowym źródłem energii dla komórek. W procesie zwany glikolizą, glukoza jest rozkładana, co prowadzi do wytworzenia ATP, podstawowego “paliwa” dla komórek. Glukoza jest również niezbędna do syntezy innych ważnych związków, takich jak witaminy i aminokwasy.
Glukoza jest również jednym z niewielu związków, które mogą być metabolizowane zarówno przez drobnoustroje tlenowe, jak i beztlenowe.
Zastosowania glukozy i fruktozy
Zastosowanie glukozy
a) Przemysł spożywczy
- Słodzik: Wykorzystywana do słodzenia produktów spożywczych, np. napojów, słodyczy, wypieków.
- Produkcja syropu glukozowego: Używany jako dodatek do wyrobów cukierniczych (np. karmelu, lodów).
- Fermentacja: Substrat do produkcji alkoholu etylowego w przemyśle piwowarskim i winiarskim.
b) Medycyna
- Energia dla organizmu: Podawana dożylnie w roztworach (np. 5% glukoza) w leczeniu hipoglikemii i odwodnienia.
- Transport leków: Rozpuszczalnik w preparatach farmaceutycznych.
- Diagnostyka: Stosowana w testach tolerancji glukozy w diagnostyce cukrzycy.
c) Przemysł kosmetyczny
- Nawilżanie: Składnik kremów i maseczek nawilżających, wspomaga wiązanie wody w skórze.
d) Przemysł chemiczny
- Produkcja kwasu askorbinowego (witamina C): Glukoza jest substratem w syntezie przemysłowej.
Zastosowanie fruktozy
a) Przemysł spożywczy
- Słodzik: Fruktoza jest wykorzystywana do produkcji dietetycznych produktów spożywczych, ponieważ jest znacznie słodsza od glukozy i sacharozy, co pozwala na użycie jej w mniejszych ilościach. Dodawana do dżemów, soków, marmolad i deserów owocowych.
b) Medycyna
- Energia dla sportowców: Stosowana w suplementach energetycznych ze względu na szybkie wchłanianie i dostarczanie energii.
- Alternatywa dla glukozy: W przypadku osób z nietolerancją glukozy lub problemami metabolicznymi.
c) Przemysł kosmetyczny
- Składnik nawilżający: Dodawana do kosmetyków jako substancja higroskopijna wiążąca wodę.
Znaczenie glukozy w organizmach żywych
Glukoza jest jednym z najważniejszych cukrów prostych w organizmach żywych. Pełni kluczową rolę jako podstawowe źródło energii, substrat metaboliczny i składnik procesów biosyntezy.
Znaczenie dla organizmów żywych
a) Dla człowieka i zwierząt
- Układ nerwowy: Mózg i komórki nerwowe są w dużej mierze uzależnione od glukozy jako źródła energii
- Mięśnie: Glukoza jest niezbędna podczas wysiłku fizycznego – jest szybko rozkładana do energii.
b) Dla roślin
- Fotosynteza: Rośliny produkują glukozę w procesie fotosyntezy, przekształcając energię świetlną w chemiczną. Glukoza jest magazynowana w postaci skrobi lub wykorzystywana do budowy celulozy.
c) Dla mikroorganizmów
- Fermentacja: Glukoza jest substratem fermentacji, w wyniku której mikroorganizmy produkują różne związki, takie jak kwas mlekowy czy alkohol etylowy.