Көмірсулар

Сол кезде  алюминий өте жоғары бағаланып, оның бір фунты алтын есебімен 40 сом болатын, алюминий алу өте қымбатқа түскен, онан жүзік, сақина және басқадай заттар жасалып сыйлықтар орнына жүрген.

Алюминий  созылмалы, жұмсақ, жеңіл металл, оттегімен жақсы қосылыстар түзе алады, сондықтан ол басқа металдарды оттегімен босатып таза металға айналдырады. Темір тотығын алюминий үгіндісімен араластырып магниймен жандырған кезде көп қызу (3000°С) бөлінеді.

Осы қасиеті баяу балқитын металдарды (титан, ванадий, хром) алуға пайдаланылады. Алюминий, магний және литий қосындылары самолет құрылысында, ракета жасауда жиі қолданылады. Самолеттің 65–66% (моторсыз салмағы) және мотордың төрттен бір бөлігі алюминий қоспаларынан істеледі. Вагон жасау, машина құрылыстары, электр өндірістері және басқа толып жатқан шаруашылық салаларында алюминий және оның қоспалары маңызды орын алады. Бояу өндірісінде, үй жабдықтарын даярлауға, прожектордың айнасы ретінде қолданылатын алюминийді басқа металмен алмастыру қиынға соққан болар еді. Бұл күндері ғалымдар алюминийдің тағы басқа да қосындыларын алу мәселесімен шұғылдануда. Бұған мысал ретінде «Салют-6» космос станциясында В.Коваленок пен А.Иванченковтың жасаған тәжірибелерін айтуға болады.

Ақуыз, май, көмірсулар мен  минералды тұздардың ағза үшін маңызы

Көмірсулар және липидтер.

Жасушаның органикалық заттары.  
Тірі жасушаның құрамында өлі табиғатта кездесетін көптеген органикалық қосылыстар болады. Ондай қосылыстарға: көмірсулар, липидтер, ақуыздар, нуклин қышқылдары және т. б. органикалық қосылыстар жатады. Органикалық қосылыстар дегеніміз – құрамына көміртегі немесе оның қосылыстары кіретіг, сондай-ақ ауада және оттегінде жана алатын заттар.  
Тірі жасушадағы органикалық заттардың барлығы биополимерлерге жатады. Полимер молекуласы қарапайым заттардан құралады, оларды мономерлер деп атайды. Егер “А” әріпі бар мономер болса, онда мынадай тізбектеп А-А-А-А-А-А-А-…А полимер молекуласы, яғни көптеген мономерлерден биополимер молекуласы түзіледі. Ондай полимерлерге: крахмал, глткоген, ақуыз, нуклеин қышқылдарын жатқызуға болады.  
Көміртегі, су және ондағы еритін әртүрлі тұздар тіршілікке қажетті химиялық өзгерістердің ортасы болып табылады. Тіршіліктің өзі құрамында негізгі элемент көміртегі болатын көптеген ірі молекулалардың өзара әрекеттесуінің нәтижесі. Ертеде мұндай молекулалар тек тірі ағзаларда ғана түзіледі деп есептегендіктен, оларды органикалық заттар деп атаған. Тек көміртегінің кейбір қосылыстары, мысалы, көміртегі (ІV) оксиді көмір қышқылы және оның тұздары т. б. бейорганикалық қосылыстарға жатады.  
Енді осы органикалық заттардың негізін құрайтын көміртегі атомдарының өзара байланысына назар аударайық. Әрбір көміртегі атомы төрт ковалентті байланыс арқылы бір-бірімен қосылып, ұзын тізбектер түзумен қатар тармақталған қысқа тізбектер түзеді:  
– С – С – С – С – С – – С – С – С – С – С –  
– С –  
– С –

Кей жағдайда көміртегі атомдары өзара сақина тәрізденіп қосылады да тұйықталған қосылыстар түзеді.

C C  
= С С =  
C C

Осы көміртегі  тізбектері мен сақиналар органикалық  қосылыстардың қаңқасын құрайды. Көміртегі әртүрлі және тұрақты қосылыстар түзіп, тірі ағзада болатын молекулалардың сан алуандығын қамтамасыз ететін бірден-бір элемент.  
Көмірсулардың құрылымы.  
Көмірсулар құрамына көміртегі, сутегі және оттегі атомдары кіреді. Жасушалар құрамында күрделі органикалық қосылыстар 1% мөлшерінде болады. Көмірсулардың қарапайымы – моносахаридтер. Моносахаридке жүзім қанты – глюкоза, жеміс шырынында және балда көп мөлшерде кездесетін фруктоза, нуклин қышқылдары мен АТФ-ның құрамына кіретін рибоза мен дезоксирибоза т. б. жатады. Моносахаридтер – суда жақсы еритін жағымды, тәтті дәмі бар түссіз заттар.  
Моносахаридтердің екі молекуласының байланысуынан дисахарид түзіледі. Оның мысалы ретінде қызылша қанты – сахарозаның глюкоза мен фруктозаның қосылысы екенін көруге болады.  
Бірнеше моносахарид молекулаларынан полисахарид (грекше “поли” – көп) түзіледі. Ендеше, полисахаридтер полимер қатарына жатады. Олардың мономерлері моносахаридтер. Бұлар суда ерімейтін, дәмсіз органикалық қосылыстар. Ең кең таралған полтсахаридтерге крахмал, гликоген түрінде бауыр және бұлшықет жасушаларына 5% мөлшерде қорға жиналады. Ал ағзаға энергия қоры – глюкоза қажет болса, олар қайтадан мономерлерге, яғни глюкозаға ыдырайды.  
Өсімдік жасушаларында крахмал мен жасунық кездеседі. Крахмал гликоген сияқты көп мөлшерде картоп түйінінің т. б. өсімдік жасушаларында қорға жиналады, оның мөлшері 70%-ке дейін болады. Өсімдіктерге беріктік, тірек қасиет беретін талшықтар (ағаш сүрегі), т. б. жасунықтан тұрады. Жасунықтың құрамында глюкозаның 150–200 молекуласы болады.  
Көмірсуларының биологиялық рөлі.  
1. Көмірсулар жасушаның барлық тіршілік әрекетінде қозғалысқа, секрецияға, биосинтезге бөлінуге, т. б. жұмсалатын энергияның көзі болып табылады. Жасушаларда үздіксіз жүретін тотығу реакцияларының нәтижесінде көмірсулар қарапайым заттарға дейін толық (СО2 және Н2О) ыдырайды. Көмірсулардың бір грамм молекуласы ыдырағанда 17,6 кДж энергия босап шығады.  
2. Көмірсулар құрылыс материалының қызметін атқарады. Барлық өсімдік жасушаларының қабырғалары жасунықтан тұрады.  
Липидтердің құрылымы.  
Құрамындағы элементтердің арақатынасына және құрамына байланысты липидтер алуан түрлі болып келеді. Барлық липидтерге тән жалпы қасиет – олардың полярлы еместігі. Сондықтан да липидтер полярлы емес сұйықтарда, мысалы, бензинде, эфирде, хлороформда жақсы ериді, ал суда мүлде ерімейді. Липидтердің ішіндегі ең көп тарағаны және белгілісі – майлар. Майлар өзара эфирлік байланыспен қосылатын глицирин мен май қышқылынан тұрады. Олардың қатарына бәрімізге белгілі жануар және өсімдік майлары, маргарин және т. б. жатады. Майлардың бір-бірінен айырмашылығы олардың құрамына кіретін май қышқылдарының табиғи сипатында. Май қышқылдары қаныққан және қанықпаған болып екіге бөлінеді. Жануар майларының құрамында қаныққан қышқылдар көп. Жасушаларда майдың мөлшері құрғақ зат массасының 5-10%-ті шамасында болады. Алайда, құрамының 90%-ке жуығы майдан тұратын жасушалар да бар. Мысалы, жануарлардың тері астындағы май қабаты, кеуде бездері, түйенің өркеші осындай жасушалардан тұрады. Май сүттің құрамында да болады.  
Липидтерге сонымен қатар май тәрізді заттар: холестерин, лецитин, майда еритін А, Д дәрумендері (витаминдер), кейбір гармондар жатады.  
Лепидтердің биологиялық ролі:  
1. Лепидтердің суда ерімейтін қасиеті, олардың құрылыс материалдары қызметін атқаруына мүмкіндік береді.  
2. Лепидтер энергия көзі. Ма й жасушада көміртегі оксиді мен суға дейін ыдырайды, оның әр грамы молекуласынан 38,9 кг/Дж энергия бөлінеді.  
3. Май, су көзі. 1 кг май тотыққанда (ыдырағанда) одан 1,1 кг-да су түзіледі. Қыста ұзақ ұйқыға кететін, сол сияқты сусыз шөлді жерлерде тіршілік ететін жануарлар ағзасындағы тотыға отырып ыдыраған майдың суын пайдаланады.  
4. Лепидтер қорғаныштық қызмет атқарады. Май жылуды нашар өткізетіндіктен, тері астында қалың май қабатын түзіп, дене температурасын тұрақты сақтауға мүмкіндік береді. Мысалы, киттің тері астындағы май қабатының қалыңдығы 1 метрге дейін жетеді, бұл оның поляр теңіздеріндегі суық суда тіршілік етуіне мүмкіндік береді.  
5. Лепидтер – қорға жиналған заттар ролін атқарады. Жануарлар мен өсімдіктер әртүрлі мөлшерлерде жиналған май қорын тіршілік барысында біртіндеп жұмсайтын.  
Биологиялық молекулалардың пайда болуы. Тірі ағзаларда әртүрлі кіші органикалық молекулалар пайда болады. Оларды мономерлер (“моно” бір) деп атайды. Мономерлер қосылып, ірі молекулалар – полимерлерді (“поли” көп) немесе макромолекуланы (“макро” үлкен) құрайды. Ондай органикалық қосылыстар: жүн, каучук, жібек және мақта адамға бұрыннан белгілі.  
ХХ ғасырдан бастап химиктер жасанды монимер – пластмассаны ала бастады. Ағза өсімдік текті және жануар текті азық-түліктің құрамынан энергиясы мол полимерлер қабылдайды. Олар әртүрлі ферменттердің әсерінен мономерлерге дейін ыдырайды. Ол мономерлерден сол ағзаға тән полимер молекулалары синтезделеді.  
Барлық тірі ағзалар органикалық қосылыстар төрт түрінен тұрады. Олар көмірсулар, лепидтер және ақуыз бен нуклин қышқылдары.

КӨМІРСУЛАР

Өсімдіктердің құрғақ затының көп бөлігін, яғни оның 85—90процентін углеводтар құрайды. Молекуласының күрделілік дәре-жесіне қарай олар моносахаридтерге, олигосахаридтер мен поли-сахаридтерге бөлінеді. Гидролизге ұшырамайтын карапайым углеводтар моносахаридтерге жатады. Моносахаридтер қалдықта-рының шағын мөлшерінен тұратын қанттар олигосахаридтерге жатады, олар тиісінше ди-, три-, тетрасахаридтер деп аталады. Полисахаридтердің молекуласы моносахаридтердің көптеген мөл-шерінің қалдықтарынан тұрады, мұның үстіне олардың полимер-лену дәрежесі әр түрлі болады. Өсімдіктерде көп кездесетін угле-водтың түрлерін жекелей қарастырып көрейік.

Моносахаридтер. Моносахаридтер молекуладағы көміртек атомдарының мөлшеріне қарай ажыратылады да, осыған орай триоза, тетроза, пентоза және т. с. с. болып аталады. Өсімдіктерде неғұрлым жиі кездесетін триоза — глицерин альдегиді және диок-сиацетон; тетроза — D-эритроза, D —эритруллоза; пентоза — L-арабиноза, D -ксилулоза, D -рибоза, D -рибулоза, D-дезоксирибоза; гексоза — D -глюкоза, D -фруктоза, D -манноза, L-галактоза,L-сорбоза, L-рамноза; гептоза — D -седогептулоза, D -манногептулоза. Бұл моносахаридтердің кепшілігі есімдіктерде бос күйінде болмайды, бірақ полисахаридтер мен басқа да қосылыстардың құрамына кіреді. Өсімдіктер клеткасында айтарлықтай мөлшерде жинақталатын.

D - глюкоза  мен D -фруктоза бұл қағидаға  бағынбайды.Мо-носхаридтердің жалпы қасиеттері арасында стереоизомерлік, фосфор қышқылдарымен әрекеттесе эфир түзушілік, альдегид және спирт топтарын тотықтыру арқылы уран және қышқылдарын түзушілік қаситтерінің биологиялық зор маңызы бар.Егер моносахаоидтің құрамында ассиметриялы көміртек атомы бар болса онда ол моносахарид әр түрлі стереоизомерлер түрінде кездесуі мүмкін. Ассиметриялы көміртек атомының барлық валенттіліктері атомдардың әр түрлі топтарымен алмастырылады. Ол топтар көміртек атомының айналасындағы кеңістікте түрліше орналасуы мүмкін. Мұндай жағдайларда белгілі бір қосылыстың өзі бірнеше вариант түзеді. Мысалы:

D (+)глицерин L (-) глицерин альдегиді альдегиді

Химнялық  құрамы жөнінен бірдей, бірақ ассиметриялы көмір-тек айналасындағы топтардың  кеңістікте орналасуы жөнінен айыр-машылығы бар заттар стереоизомерлердеп аталады. Ассиметриялы көміртек жұлдызшамен белгіленеді.Стереоизомерлердің негізгі айырмашылықтары мынада: олардың ерітінділері арқылы полярланған сәулені өткізгенде, олар сәуленің поляризация бағы-тын оңға немесе солға қарай бұрады.

Бірінші деңгейлік спирт тобына жақын  орналасқан С атомының топтарыD -глицерин альдегиді секілді орналасқан барлық моноса-харидтер D -қатарына жатқызылады. Табиғатта негізінен D –қатарының моносахаридтері таралған, ал L- қатарының моносахаридтері өте сирек кездеседі. Бұру бағыты плюс және минус таңбаларымен,оңға қарай бұру ( + ) және солға қарай бұру (—) таңбаларымен белгіленеді. Оңға қарай бұру бағыты оның О-қатарына жататындығымен әрқашан да сәйкес келе бермейді. Мысалы: .С-сүт қышқылы сәулені солға қарай бұрады.

D(- ) сүт ңышңылы Х( -) сүт қышқылы

D және L-стереоизомерлері энантиоморфалар  деп аталады, олар бір-бірінің айнадағыдай шағылысқан бейнесі болып табылады.

Моносахарлар  тізбек түрінде болумен қатар, циклді.формалар түрінде де кездеседі. Карбонил көміртек атомы гидроксилдердің бірімен эрекеттеседі, осының нәтижесінде циклді полуацетал түзіледі. Полуацетальды байланыс төртінші немесе бесінші көміртекпен де түзілуі мүмкін. Бұл жағдайда құрамында 4 немесе 5 көміртек атомы бар шеңбер түзіледі. Егер шеңберде 5 көміртек атомы болса, ол пираноза деп аталады, 4 көміртек атомы болса фуранозадеп аталады. Себебі олар 4 көміртек атомды фуран және 5 көміртек атомды пиран шеңберлерінің туындысы болып табылады.

Циклді  форма түзуде тағы бір көміртек атомы ассиметриялы болып шығады, бұдан пайда болатын стереоизомерлер

аномерлер деп аталады да, грек алфавитінің а және р әріптерімен белгіленеді. Мысалы: а- D -глюкоза, в- D -глюкоза.

а- D -глюкоза  в- D -глюкоза

Бұл формаланрды белгілеу үшін перспективтік формулалар қолай-лы келеді. Олар былайша жазылады: фруктофүраноза

Моносахаридтердің а және в формаларында белгілі  бір мән бар. Олар өсімдіктерде кең тараған ферменттерге қарағанда күрт ерекшеленетін тиісті туындылар түзеді. Ол туындыларды гликозидтер деп атайды.

Өсімдіктердің түрлі углеводтарының алмасуында тағы да бір стереоизомерлер маңызды роль атқарады. Оларды эпимерлер деп атайды.Мысалы: глюкозаның эпимері галактоза. Олардың төртінші көміртек атомының кеңістігінде Н және ОН топтары әркелкі орналасқан. Сол сияқты рибулезаның эпимері ксилулоза және т.с. с. Эпимерлер бір-бірінен бір ғана көміртектің конфигурациясымен ерекшеленеді.

Қышқылдармен  әрекеттесе отырып моносахаридтер күрдел эфирлер түзеді, олардың кейбіреулері зат алмасуында маңыздь роль атқарады. Мәселен,глюкоза-1-фосфат, фруктоза 1-6-дифосфат тыныс алу және фотосинтез процестеріне қатысады.