Οι υδατάνθρακες είναι αλδεϋδικές ή κετονικές ενώσεις με πολλαπλές υδροξυλικές ομάδες που αποτελούν μία από τις τέσσερις κύριες κατηγορίες βιομορίων. Συγκροτούν το μεγαλύτερο ποσοστό της οργανικής ύλης και στα φυτά παράγονται μέσω της φωτοσύνθεσης. Αποτελούν πηγή ενέργειας για τον οργανισμό με κύριο εκπρόσωπο τη γλυκόζη, ενώ το άμυλο και το γλυκογόνο δρουν ως αποταμιευτικοί πολυσακχαρίτες που όταν διασπώνται αποδίδουν τα περιεχόμενα μόρια γλυκόζης παρέχοντας την πρώτη ύλη για την παραγωγή ενέργειας. Άλλοι υδατάνθρακες, όπως η κυτταρίνη, λειτουργούν ως δομικά συστατικά των κυττάρων.
Οι υδατάνθρακες ανάλογα με τα προϊόντα υδρόλυσής τους διακρίνονται σε μονοσακχαρίτες (πχ γλυκόζη, φρουκτόζη, γαλακτόζη), δισακχαρίτες (πχ μαλτόζη, σακχαρόζη, λακτόζη), τρισακχαρίτες (πχ ραφινόζη) και πολυσακχαρίτες (πχ κυτταρίνη, άμυλο, γλυκογόνο). Επιπλέον οι μονοσακχαρίτες διακρίνονται σε αλδόζες και κετόζες ανάλογα με την περιεχόμενη καρβονυλική ομάδα. Σάκχαρα χαρακτηρίζονται τα απλούστερα μέλη των υδατανθράκων που γενικά είναι ευδιάλυτα στο νερό, σε αντίθεση με τους πολύπλοκους υδατάνθρακες που μόνο όταν υδρολύονται με οξέα ή ένζυμα διασπώνται προς σάκχαρα.
Οι υδατάνθρακες περιέχουν στερεογονικά άτομα άνθρακα με συνηθέστερη μέθοδο απεικόνισης στο επίπεδο τις προβολές κατά Fischer. Λαμβάνοντας υπόψη τη θέση του υδροξυλίου του προτελευταίου άνθρακα χαρακτηρίζουμε τα εναντιομερή ως D- ή L-σάκχαρα.
Μεταξύ των σημαντικών ιδιοτήτων των υδατανθράκων περιλαμβάνεται η ισομερίωση, ο πολυστροφισμός και οι αντιδράσεις αμαύρωσης με κυριότερη την αντίδραση Maillard. Η χημική συμπεριφορά των μονοσακχαριτών οφείλεται στο ημιακεταλικό υδροξύλιο, στα αλκοολικά υδροξύλια και στις ελεύθερες αλδεϋδικές ή κετονικές ομάδες. Χαρακτηριστικές αντιδράσεις τους είναι η εστεροποίηση και αιθεροποίηση, ο σχηματισμός γλυκοζιτών, η οξείδωση και αναγωγή καθώς και η σύνθεση οζαζονών.
Οι υδατάνθρακες αποτελούν τη βασική πηγή θερμίδων στη διατροφή των ανθρώπων φτάνοντας περίπου το 50% του ποσοστού των θερμίδων που προσλαμβάνει ο άνθρωπος μέσω της τροφής του. Για το λόγο αυτό τα τελευταία χρόνια η κατανάλωση υδατανθράκων περιορίστηκε σημαντικά αφού θεωρήθηκαν πηγή πάχους. Αυτό επέφερε προβλήματα στο μεταβολισμό λόγω διαταραχής στην ισορροπία της λαμβανόμενης τροφής. Τόσο η έλλειψη όσο και η υπερκατανάλωση υδατανθράκων μπορεί να οδηγήσουν τον οργανισμό σε προβληματικές καταστάσεις. Οι φυτικές ίνες βοηθούν περισσότερο στη διαχείριση του σωματικού βάρους αφού αποτελούν σημαντικό παράγοντα κορεσμού και παράλληλα προστατεύουν από καρδιαγγειακά νοσήματα.
Το σχέδιο μαθήματος που περιγράφεται στοχεύει στη θεωρητική και πειραματική προσέγγιση των υδατανθράκων ώστε οι μαθητές να αποκτήσουν τόσο το αναγκαίο εννοιολογικό υπόβαθρο όσο και τις απαραίτητες πρακτικές δεξιότητες που συνδυαστικά αποσκοπούν στο χημικό εγγραμματισμό.
Carbohydrates are compounds of aldehydes or ketones with multiple hydroxyl groups. They are one of the four major categories of biomolecules. They compose the highest percentage of organic matter and are produced in plants through photosynthesis. They are part of energy source of organism and glucose is the main carbohydrate in this role. At the same time starch and glycogen act as polysaccharides savings. Once these ingredients are disintegrated glucose molecules are generated by providing the raw material for energy production. Other carbohydrates such as cellulose act as structural components of cells.
Carbohydrates, depending on hydrolysis products, are divided into monosaccharides (e.g., glucose, fructose, galactose), disaccharides (e.g. maltose, sucrose, lactose), trisaccharides (e.g. raffinose) and polysaccharides (e.g. cellulose, starch, glycogen). Moreover, monosaccharides are divided to aldoses and ketoses, depending on the carbonyl group that they contain. Sugars are the simplest members of carbohydrates and are generally soluble in water. In contrast, complex carbohydrates are hydrolyzed by acids or enzymes and sugars are produced.
Carbohydrates are comprised of stereogenic carbon atoms with most common imaging method produced by Fischer projections. Considering the hydroxyls’ position of the penultimate carbon, enantiomers are characterized as D- or L-.
Part of important properties of carbohydrates are isomerization, mutarotation and browning reactions in which Maillard reaction is included. The chemical behavior of monosaccharide is due to hemiacetal hydroxyl, alcoholic hydroxyl and free aldehyde or ketone groups. Typical reactions are the following: esterification and etherification, glycosides formulation, oxidation, reduction and osazone composition.
Carbohydrates are the main source of calories in the diet of human body by reaching 50% of calories absorbed by a human organism through his nutrition. In light of this, in recent years, the consumption of carbohydrates were significantly reduced as they have considered as the one of the major reason for someone to get fat. This brought various problems in human metabolism due to imbalance of the ingested food. Both lack and overconsumption of carbohydrates can lead to problematic situations for human body. Fiber-rich foods can help more in the control of body weight because they are an important factor for saturation as well as they protect against cardiovascular diseases.
The main idea and aim of the described course plan is to provide the theoretical and experimental approach of carbohydrates so that students can acquire both the necessary theoretical background and practical skills. The combination of these skills leads to chemical literacy.
Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Κύρια Αρχεία Διατριβής
Διδασκαλία των υδατανθράκων με χρήση συμβατικών μεθόδων και νέων τεχνολογιών καθώς και η εκπόνηση σχεδίου μαθήματος - Identifier: 74222
Internal display of the 74222 entity interconnections (Node labels correspond to identifiers)
