Глюкоза вчера, сегодня, завтра

Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение

 средняя общеобразовательная школа № 285 Красносельского района Санкт-Петербурга

Проект:  

«ГЛЮКОЗА  

ВЧЕРА, СЕГОДНЯ, ЗАВТРА»

Работу выполнил ученик   9 а класса

Михайлов Евгений

Руководитель работы:

 учитель биологии

Сомова Марина Вячеславовна

2012 – 2013

ОГЛАВЛЕНИЕ

1.ВВЕДЕНИЕ.

Наверное, многие слышали слово «глюкоза», некоторые возможно даже смогут назвать ее формулу. Это один из многочисленных углеводов человеческого организма. Но, подчас, мы не задумываемся, насколько велико значение глюкозы в окружающем нас мире. Почему наш организм не сможет функционировать без глюкозы? И только ли человек не сможет обходиться без этого важного углевода? И, наконец, откуда берется глюкоза?

Цель работы: познакомиться со свойствами и особенностями глюкозы, разобраться, как появился,  где, как и зачем используется это углевод.

Задачи работы:

1. Выяснить физические и химические свойства глюкозы.
2. Выяснить, как на нашей планете появилась глюкоза.
3. Установить значение глюкозы в природе и в жизни человека.
4. Узнать, как может использоваться глюкоза в будущем.

Изучая данный вопрос, читая литературу, статьи и исследовательские работы в Интернете,  я попытался объединить и обобщить знания из различных областей: биологии, химии, физики, медицины, гигиены, диетологии.

2.ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ.

2.1. СВОЙСТВА ГЛЮКОЗЫ.

Глюкоза (C6H12O6),или виноградный сахар, или декстроза - это простой углевод (моносахарид), который  встречается в соке многих фруктов и ягод, в том числе и винограда, отчего и произошло название этого вида сахара. 

Физические свойства

Глюкоза — бесцветное кристаллическое вещество со сладким вкусом, хорошо растворимое в воде. Из водного раствора она выделяется в виде кристаллогидрата C6H12O6 · H2O.

t пл. 146° С [a] D = + 112,2° (в воде), кристаллизируется из воды в виде моногидрата с t пл. 83° С.

Химические свойства.

Если в состав углевода входит пять и более атомов углерода, то молекула такого углевода может образовывать кольцо. В нашем случае в состав глюкозы входит шесть атомов углевода, что понятно из ее формулы (C6H12O6). Молекула глюкозы образовывает кольцо и существует в виде двух циклов:  - Глюкоза и β-Глюкоза (различие в пространственном расположении гидроксильной группы):

 α-Глюкоза                             β-Глюкоза

Глюкоза может существовать как отдельный углевод, но также может быть звеном

дисахаридов: мальтозы, сахарозы и лактозы и полисахаридов: целлюлозы, крахмала, гликогена. Поэтому, глюкоза — конечный продукт гидролиза большинства  дисахаридов и полисахаридов.

Глюкоза является шестиатомным сахаром (гексозой): одна молекула глюкозы содержит 5 гидроксильных групп (-OH)  и одну альдегидную. Именно поэтому глюкоза является альдегидом и обладает химическими свойствами, характерными для всех альдегидов*.

Начнем с того, что глюкоза легко окисляется. При окислении глюкоза образует глюконовую кислоту (C6H12O7).

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.  В зависимости от природы действующего фермента различают:

1) спиртовое брожение С6Н12О6 → 2СН3-СН2ОН + 2СО2↑ (этиловый спирт)

2) молочнокислое брожение С6Н12О6 → 2СН3-СНОН – СООН (молочная кислота)

3) маслянокислое брожение С6Н12О6 → С3Н7СООН + 2Н2↑ + 2СО2↑ (масляная (бутановая) кислота)

Следует сказать, что глюкоза проявляет восстановительные свойства. В частности, в реакции растворов сульфата меди с глюкозой и гидроксидом натрия. При нагревании эта смесь реагирует с обесцвечением (сульфат меди сине-голубой) и образованием красного осадка оксида меди(I):

C6H12O6+4NaOH+2CuSO4=Cu2O+ C6H12O7+2Na2SO4+2H2O

Помимо этого, глюкоза может восстанавливаться в шестиатомный спирт (сорбит):

C6H12O6 + H2 → C6H14O6.

Реакция серебряного зеркала – это качественная реакция на альдегиды

Для этой реакции потребуется аммиачный раствор оксида серебра, собственно глюкоза и чистая пробирка. Получить аммиачный раствор серебра можно, поместив в водный раствор аммиака оксид серебра. Образуется комплексное соединение – гидроксид диамин серебра [Ag(NH3)2]OH: Ag2O + 4 NH4OH => 2 [Ag(NH3)2]OH + Н2O

Нагреем аммиачный раствор оксида серебра и глюкозу в чистой пробирке. Через некоторое время на стенках пробирки появится блестящий слой металлического серебра. В общем виде эту реакцию можно записать так:

НОСН2(СНОН)4HС=O + 2 [Ag(NH3)2]OH => НОСН2(CHОН)4СООH + 2 Ag +3 NH3 + H2O.      

Итак, разобравшись в свойствах глюкозы, мы  можем перейти непосредственно к изучению глюкозы как углевода в природе и в организме человека.

2.2. «ГЛЮКОЗА ВЧЕРА»

Этот раздел я назвал не случайно. Здесь мне бы хотелось рассказать вам, как же глюкоза появилась на планете Земля, какую роль сыграла в жизнедеятельности организмов и продолжает играть на протяжении многих веков.

По способу питания организмы бывают автотрофами, гетеротрофами и миксотрофами.

На начальном этапе развития биосферы живые организмы использовали органические соединения первичного океана. Углекислый газ как побочный продукт обмена веществ накапливался в атмосфере. Постепенно запас органических веществ первичного океана истощился и преимущество получили анаэробные организмы, способные синтезировать органические соединения из углекислого газа и атмосферного водорода, они восстанавливали углекислый газ до метана. Метан поступал в атмосферу и под действием  ультрафиолетового излучения превращался в органические соединения, которые вновь возвращались в воду. При истощении запасов газообразного водорода метанобразующие бактерии лишились источника питательных веществ. Таким образом, более трех миллиардов лет назад живущие на Земле организмы-автотрофы, которые приобрели способность эффективно захватывать солнечную энергию и использовать ее для синтеза глюкозы и других органических молекул. Этому явлению было дано название фотосинтез*. До нашего времени глюкоза образуется наряду с другими углеводами в результате фотосинтеза.

Фотосинтез - это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл  и бактериородопсин у бактерий). Является пластическим обменом, то есть в  его процессе из простых веществ образуются сложные. Однако, фотосинтез - это сложный многоступенчатый процесс, который протекает в две фазы: световую и темновую.

Световая фаза фотосинтеза.                                    

Эта фаза происходит только в присутствии света в мембранах тилакоидов при участии хлорофилла, белков-переносчиков электронов и фермента — АТФ-синтетазы. Под действием кванта света электроны хлорофилла возбуждаются, покидают молекулу и попадают на внешнюю сторону мембраны тилакоида, которая в итоге заряжается отрицательно. Окисленные молекулы хлорофилла восстанавливаются, отбирая электроны у воды, находящейся во внутритилакоидном пространстве.

Это приводит к распаду или фотолизу воды: 4Н2О + Qсвета → 4Н+ + 4ОН—(2H2O+O2)

Далее ионы гидроксила отдают свои электроны, превращаясь в реакционноспособные радикалы •ОН:      ОН— → •ОН + е—

При этом кислород образуется как побочный продукт, то есть в фотосинтезе он не нужен. Он удаляется во внешнюю среду. Протоны накапливаются внутри тилакоида в «протонном резервуаре». В  результате мембрана  тилакоида с одной стороны за счет Н+ заряжается положительно, с другой за счет электронов — отрицательно. Когда разность потенциалов между наружной и внутренней сторонами мембраны тилакоида достигает 200 мВ, протоны проталкиваются через каналы АТФ-синтетазы и происходит фосфорилирование АДФ до АТФ; атомарный водород идет на восстановление переносчика водорода НАДФ+ 

(никотинамиддинуклеотидфосфата) до НАДФ·Н2:   2Н+ + 2е— + НАДФ → НАДФ·Н2.   

 Таким образом, в световую фазу происходит фотолиз воды, который сопровождается тремя важнейшими процессами:   

1) синтезом АТФ;              2) образованием НАДФ·Н2;   3) образованием кислорода.

Как мы уже сказали, кислород диффундирует в атмосферу, а АТФ и НАДФ·Н2 транспортируются в строму хлоропласта и участвуют в процессах темновой фазы.

Темновая фаза фотосинтеза.

Для этой фазы не требуется энергия света, откуда и происходит название этой фазы. Реакции темновой фазы представляют собой цепочку последовательных преобразований углекислого газа, который поступает из воздуха. Эта фаза заканчивается образованием глюкозы и других органических веществ и протекает в строме хлоропласта, для нее необходим углекислый газ, ионы водорода и энергия.

Энергия для темновой фазы берется из молекул АТФ (она выделяется при расщеплении АТФ) и расщеплении  НАДФ·Н2.

Темновая фаза представляет собой цикл сложных химических реакций. Этот цикл получил название «цикл Кальвина» в честь ученого, американского биохимика Мелвина Кальвина, который в 1961 году получил Нобелевскую премию по химии за работы над проблемой фотосинтеза и как раз открытие этого цикла.

Общий вид реакции темнового фотосинтеза: 6СО2 + 24Н+ + АТФ → С6Н12О6 + 6Н2О.

Кроме глюкозы, в процессе фотосинтеза образуются другие мономеры сложных органических соединений — аминокислоты, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды. Этот процесс очень важен, так как из неорганических веществ образуются органические. Он характерен для всех зеленых растений и для некоторых видов бактерий.

Вернемся в прошлое на многие миллионы лет назад. Тогда кислород был сильнейшим ядом для живых организмов, ведь любое окисление сопровождается разрушением. Но по мере накопления кислорода в атмосфере, совершенствовались механизмы его обезвреживания.

Появились живые организмы, которые стали использовать кислород для получения энергии при расщеплении органических веществ в процессе энергетического обмена*, в частности глюкозы.

Такие организмы впоследствии стали называться гетеротрофными*. Такие организмы получают органические вещества извне, органические вещества, произведенные другими организмами. Затем они расщепляют полученные органические вещества с целью высвобождения энергии. К гетеротрофам относят практически всех животных и грибы.

Весь энергетический обмен делят на три этапа.

Первый этап - подготовительный. Предположим, что человек съел сладкий виноград, содержащий, несомненно, большое количество глюкозы и сахарозы. Попав в пищеварительный тракт, сахароза расщепилась на фруктозу и глюкозы, так как под действием ферментов пищеварительного тракта сложные органические вещества распадаются на мелкие молекулы. Далее глюкоза всосалась в тонком кишечнике в кровь и оказалась в тканях и клетках организма. Здесь начинается второй этап, который получил название бескислородный или гликолиз*. После того, как глюкоза оказалась в цитоплазме клетки, она начинает под действие ферментов расщепляться. В клетках животных, многих грибов и микроорганизмов из неё образуется сначала 2 молекулы пировиноградной кислоты (C3H4O3), а затем молочной кислоту. В общем виде этот этап можно записать так:  C6H12O6+2АДФ+2Ф=2 C3H6O3 (молочная кислота) +2АТФ+2H2O

При этом энергия, высвободившаяся при расщеплении глюкозы, расходуется таким образом: 60% рассеивается в виде тепла, а 40% уходит на синтез 2 молекул АТФ.

С гликолизом связан один очень интересный момент в книге Жюля Верна «Дети капитана Гранта». Когда герои этого романа только собирались поужинать мясом подстреленной ими дикой ламы (гуанако), выяснилось, что оно совершенно не съедобно.

- Быть может, это мясо слишком долго лежало? – спокойно спросил Мак-Наббс.

- Нет, несносный майор, к сожалению, оно слишком долго бежало, и как я мог упустить это из виду! (Паганель)

- Что вы хотите этим сказать, господин Паганель? – спросил Том Остин.

- Я хочу сказать, что мясо гуанако вкусно только тогда, когда животное убито во время отдыха, но если за ним долго охотились и животное долго бежало, тогда его мясо несъедобно. И поэтому, по отвратительному вкусу нашего жаркого, я заключаю, что это животное, как и все стадо, примчалось издалека. (Паганель)

Вряд ли Паганель сумел бы объяснить причину описанного им явления.  Но основе вышесказанного объяснить этот факт совсем нетрудно. При недостатке кислорода, который возникает при быстром и длительном беге или любой другой физической нагрузки, активно идет процесс бескислородного расщепления (гликолиза). Так вот, во время гликолиза энергии выделяется в 13 раз меньше, чем во время дыхания, и активно выделяется молочная кислота, которая и сделала мясо гуанако невкусным. А молочная кислота имеет вкус, знакомый любому, кто пил кислое молоко или кефир.

Последний этап энергетического обмена – кислородное расщепление, или аэробное дыхание. Этот этап происходит уже в органоиде клетке – митохондрии. Именно поэтому митохондрии и называют «энергетическим центром клетки».

Как понятно из названия этого этапа, тут необходим кислород, который окисляет молекулы молочной кислоты. В общем виде этот этап можно записать так:

C3H6O3+6O2+36АДФ+36Ф=6CO2+42H2O+36АТФ

Если подсчитать, то в процессе энергетического обмена из одной молекулы глюкозы образуется 38 молекул АТФ! Это огромная энергия, которая идет на нужды организма. Теперь понятно, почему спортсменам на длительных дистанциях рекомендуют съесть плитку шоколада!

Итак, пластический и энергетический связаны и протекают непрерывно, образуя то сложные вещества из простых с потреблением энергии, то расщепляя эти самые сложные вещества до простых с выделением энергии.

Это интересно!

• Надо сказать, что о ценности углеводов знали еще в древности. Самым первым углеводом (точнее смесью углеводов), с которой познакомился человек, был мёд.
• Европейцы познакомились с сахарным тростником еще во времена Александра Македонского в 327 г. до н.э. благодаря его походам в северо-западную Индию-Бенгалию, которая является родиной сахарного тростника. Что же касается крахмала, то он был известен еще древним грекам.
• Глюкоза служила предметов для изучения многих ученых. В 1747 немецкий химик А. Маркграф открыл в чистом виде свекловичный сахар (который, кстати, сейчас потребляем и мы).
• Первый синтез глюкозы из формальдегида в присутствии гидроксида кальция был произведён А. М. Бутлеровым в 1861 году. До Бутлерова  в 1811 г. русский химик Кирхгоф впервые получил глюкозу гидролизом крахмала.
• В 1838 году французский химик Ж. Дюла предложил термин слова “сладкий” и окончание — оза - для сахаристых веществ. Исторически сладость была главным признаком, по которому то или иное вещество относили к углеводам.
• Впервые правильную эмпирическую формулу глюкозы предложил шведский химик Я. Берцеллиус в 1837 г. (С6Н12О6) . Этой формулой пользуемся сейчас и мы, и все химики мира.  

2.3. «ГЛЮКОЗА СЕГОДНЯ».

Итак, мы уже рассмотрели роль глюкозы, которую она сыграла в истории. Что известно о глюкозе сегодня? В исследовании рассмотрено три направления: медицина, питание и промышленность.

Применение в медицине. Узнать глюкозу легко по следующему описанию: бесцветные кристаллы или белый мелкокристаллический порошок без запаха, сладкий на вкус. Глюкоза трудно растворима в спирте, но растворима в воде (1:1, 5). Из этого можно заключить, что в медицине в основном применяют растворы глюкозы, нежели глюкозу в чистом виде.

Растворы глюкозы широко применяют при гипогликемии, инфекционных заболеваниях, болезнях печени (гепатит, дистрофия и атрофия печени), декомпенсации сердечной деятельности, отеке легких, геморрагических диатезах, токсикоинфекциях, различных интоксикациях (отравления наркотиками, синильной кислотой и ее солями, окисью углерода, анилином, мышьяковистым водородом, фосгеном и другими веществами) и других патологических состояниях. Растворы глюкозы широко используют при лечении шока и коллапса; они являются компонентами различных кровезамещающих и противошоковых жидкостей и применяются также для разведения различных лекарственных средств при введении их в вену. Растворы стерилизуют при температуре + 100 'С в течение 60 мин или при температуре + 119, + 121 'С в течение 5 - 7 мин; рН растворов 3, 0 - 4, 0. Для медицинских целей применяют два разных по концентрации раствора: изотонический (4, 5 - 5 %) и гипертонический (10 - 40 %) растворы.

Изотонический раствор применяют для пополнения организма жидкостью, вместе с тем он является источником легкоусвояемого организмом ценного питательного материала. При сгорании глюкозы в тканях выделяется значительное количество энергии, которая служит для осуществления функций организма.

Изотонические растворы вводят под кожу (300 - 500 мл и более), в вену (капельно) и в клизмах (от 300 - 500 до 1000 - 2000 мл в сутки капельно).

При введении в вену гипертонических растворов повышается осмотическое давление крови, усиливается ток жидкости из тканей в кровь, повышаются процессы обмена веществ, улучшается детоксикационная функция печени, усиливается сократительная деятельность сердечной мышцы, расширяются сосуды, увеличивается диурез (объём мочи, образуемой за определённый промежуток времени).

Гипертонические растворы вводят внутривенно по 20 - 40 - 60 мл на введение. При необходимости, вводят капельным методом до 250 - 300 мл в сутки. Для более быстрого и полного усвоения глюкозы, иногда вводят одновременно инсулин (по 4 - 5 ЕД под кожу). Часто глюкозу назначают одновременно с аскорбиновой кислотой.

Растворы глюкозы с метиленовым синим применяют при отравлении синильной кислотой.

Формы выпуска глюкозы: порошок; таблетки по 0, 5 и 1 г; 5 %, 10 %, 25 % и 40 % растворы в ампулах по 10; 20; 25 и 50 мл; 5 % раствор (для инъекций) в стеклянных бутылках (для крови) по 400 мл; 5 %, 10 %, 20 % и 40 % растворы в стеклянных бутылках (для крови) по 200 и 400 мл (для инъекций). Выпускают также ампулы, содержащие по 20 и 50 мл 25 % раствора глюкозы с 1 % раствором метиленового синего, и ампулы, содержащие по 10 и 25 мл 40 % раствора глюкозы с 1 % раствором аскорбиновой кислоты.

Аскорбиновая кислота с глюкозой - это витаминное средство, участвующее в регулировании окислительно-восстановительных процессов, регенерации тканей, углеводного обмена, свертываемости крови, в синтезе стероидных гормонов. Кроме того способствует повышению устойчивости организма к различным инфекциям, снижает  проницаемость сосудов, уменьшает  потребность в витаминах  А, Е , B1, B2, , пантотеновой и фолиевой кислотах.

Заболевания.

Гипогликемия  - снижение содержания сахара в крови ниже 80—70 мг%. Г. встречается у здоровых людей при повышенной мышечной работе, вследствие значительного расхода глюкозы как источника энергии, если при этом затраты организма не восполняются легкоусвояемыми углеводами.

Са́харный диабе́т (лат. diabetes mellītus) — группа эндокринных заболеваний, развивающихся вследствие абсолютной или относительной (нарушение взаимодействия с клетками-мишенями) недостаточности гормона инсулина, в результате чего развивается гипергликемия — стойкое увеличение содержания глюкозы в крови. Заболевание характеризуется хроническим течением и нарушением всех видов обмена веществ: углеводного, жирового, белкового, минерального и водно-солевого.

Гипергликемия – клинический симптом, обозначающий повышенное содержание сахара (глюкозы) в сыворотке крови. Гипергликемия появляется преимущественно при сахарном диабете или других заболеваниях эндокринной системы.

Болезнь Гирке (БГ), (гликогеноз фон Гирке, болезнь Гирке, гликогенозная болезнь I типа) является наиболее распространенным гликогенозным заболеванием. Этот генетическое расстройство обусловлено дефицитом фермента глюкозо-6-фосфатазы, в результате которого ухудшается способность печени образовывать глюкозу посредством расщепления гликогена.

Из всего вышесказанного видно, как сильно глюкоза влияет на наш организм и как важно поддерживать постоянный уровень глюкозы в крови. Последствиями нарушения этого уровня могут стать заболевания организма, которые приведут к серьезным последствиям.

Однако медицина тоже не стоит на месте. Изобретены лекарства, помогающие людям сдерживать и бороться с этими болезнями.

Питание. 

Глюкоза  – это основной источник энергии в организме. Клетки человеческого организма, расщепляя глюкозу, получают энергию, необходимую для поддержания жизнедеятельности.

В свободном виде в организме человека и животных глюкоза содержится в крови, лимфе, цереброспинальной жидкости, тканях головного мозга, в сердечной и скелетных мышцах.

В организме человека в спокойном состоянии 50% всей глюкозы потребляется головным мозгом, 20% мышцами и только какие-то жалкие 10% глюкозы остается на другие ткани. При интенсивной мышечной работе потребление мышцами глюкозы может возрасти до 50% от общего уровня за счет чего угодно, но только не за счет головного мозга. Чем выше уровень тренированности, тем больше мышцы используют в качестве энергии жирные кислоты и тем меньше глюкозу. В организме высококвалифицированных спортсменов 60 – 70% энергетического обеспечения мышц достигается за счет использования жирных кислот и лишь 30 – 40% за счет использования глюкозы.  Кровь человека в норме натощак содержит 3,3 – 5,8 ммоль/л глюкозы.

Глюкоза поступает в организм с пищей в составе углеводов. Она содержится во всех сладких продуктах, в том числе и в сахаре. Нередко глюкозу ошибочно называют «сахаром» крови (на самом деле сахар состоит из равных частей фруктозы и глюкозы и распадается на эти два элемента под действием специальных ферментов в кишечнике).

Глюкоза «в чистом виде», как моносахарид, содержится в овощах и фруктах. Особенно богаты глюкозой виноград – 7,8%, черешня, вишня – 5,5%, малина – 3,9%, земляника – 2,7%, слива – 2,5%, арбуз – 2,4%. Из овощей больше всего глюкозы содержится в тыкве – 2,6%, в белокочанной капусте – 2,6%, в моркови – 2,5%.  Мед в основном состоит из смеси глюкозы с фруктозой.

Уровень глюкозы в крови варьирует в зависимости от приема пищи. После еды сахар крови всегда немного повышается, а затем нормализуется в течение нескольких часов. Наименьший рост концентрации глюкозы в организме вызывают бобовые, которые по этой причине часто используют в лечении сахарного диабета. Но у некоторых людей наблюдается непереносимость бобовых и черного хлеба, содержащих большое количество рафинозы и стахиозы (виды натуральных сахаров). Эти вещества не утилизируются ферментами желудочно-кишечного тракта.

Повышение уровня глюкозы в крови после еды дает сигнал к выделению инсулина – гормона поджелудочной железы, способствующему усвоению глюкозы клетками организма и понижению ее концентрации в крови. Инсулин также способствует образованию запасов глюкозы в печени  в виде гликогена. Параллельно с понижением уровня глюкозы в крови выделение инсулина уменьшается. Если организм вырабатывает инсулин в недостаточном количестве, то процессы использования глюкозы замедляются. Уровень ее в крови повышается. Почки перестают справляться с большим количеством сахара в крови, и сахар появляется в моче. В таком случае следует резко ограничить употребление в пищу простых сахаров, особенно сахарозы и некоторых полисахаридов, которые вызывают увеличение концентрации глюкозы в крови. 

Благодаря сложно регулируемому процессу расщепления гликогена обеспечивается стабильный уровень глюкозы в крови. Нарушение системы расщепления имеет следствием накопления этого вещества в печени и почках, а это, соответственно, приводит к увеличению этих органов в объеме. Несмотря на увеличение, почки и печень в детстве продолжают нормально выполнять свои функции, однако в зрелом возрасте они становятся уязвимыми к различным изменениям, которые происходят в организме. 

Основной вывод: важно правильно питаться. Рацион должен быть разнообразным, в нем не должны преобладать сладкие продукты. Сахар может провоцировать развитие кариеса, легко окисляясь в полости рта до кислоты, а  кислота разрушает эмаль зубов. 

Это интересно!

• Некоторые лягушки нашли применение глюкозе в своём организме — любопытное, хотя и гораздо менее важное. В зимние время иногда можно найти лягушек, вмёрзших в ледяные глыбы, но после оттаивания земноводные оживают. Как же они ухитряются не замёрзнуть насмерть? Оказывается, с наступлением холодов в крови лягушки в 60 раз увеличивается количество глюкозы. Это мешает образованию внутри организма кристалликов льда.
• 90% жировой ткани образуется из глюкозы и лишь 10% - из липидов. Отсюда становится понятным чего стоят все эти «нейтрализаторы жиров в кишечнике» и т.д. Единственным реальным способом уменьшить количество жировой ткани является ограничение в рационе углеводов.
• Птицы отличаются очень высоким уровнем сахара (150 – 200 мг/%), что обусловлено их очень высоким метаболизмом. Но самым высоким содержанием сахара в организме отличаются пчелы (до 3000 мг/%). Не зря они  приносят нам мед. Такого содержания в организме сахара (глюкоза+фруктоза) нет более ни у одного живого существа.
• Не только растения могут осуществлять процесс фотосинтеза. Морской слизень Elysia chlorotica живет за счет глюкозы, получаемой от хлоропластов водоросли Vaucheria litorea. Слизень добивается этого, ассимилируя эти хлоропласты в клетки пищеварительного тракта. После этого начинается процесс фотосинтеза – геном слизня кодирует белки, необходимые хлоропластам для этого процесса, а взамен получает синтезируемую глюкозу.

Промышленность.

Чаще всего глюкоза встречается в природе в связанном виде, являясь составной частью высокомолекулярных полисахаридов общей формулой C6H10O5, из которых её получают в промышленных масштабах. Глюкоза кристаллическая гидратная – это белый кристаллический порошок, сладкий на вкус, без постороннего привкуса, хорошо растворимый в воде. Содержание глюкозы в готовом продукте не менее 99,5% в пересчете на сухое вещество, массовая доля влаги не более 9%. Упаковывается глюкоза в многослойные мешки массой 40кг. Перевозится обычным транспортом. На производстве глюкозу получают гидролизом крахмала в присутствии серной кислоты: (С6Н12О6)n + nН2О  Н2СО4,t   nС6Н12О6

Глюкоза находит применение в различных отраслях промышленности:

1. в пищевой промышленности, как заменитель сахарозы;
2. в кондитерской промышленности при изготовлении мягких конфет, десертных сортов шоколада, тортов и различных диетических изделий;
3. в хлебопечении глюкоза улучшает условия брожения, придает пористость и хороший вкус изделиям, замедляет очерствение;
4. в производстве мороженого она занижает точку замерзания, увеличивает его твердость;
5. при производстве фруктовых консервов, соков, ликеров, вин, безалкогольных напитков, так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса;
6. в молочной промышленности при изготовлении молочных продуктов и продуктов детского питания рекомендуется использовать глюкозу в определенной пропорции с сахарозой для придания этим продуктам более высокой питательной ценности;
7. в фармацевтической промышленности;
8. в текстильной промышленности в качестве восстановителя;
9. в качестве исходного продукта при производстве аскорбиновых и гликоновых кислот;
10. для синтеза ряда производных сахаров.
11. На практике используется также спиртовое брожение глюкозы, например при производстве пива.

2.4. «ГЛЮКОЗА ЗАВТРА».

Мы рассмотрели лишь основные направления использования глюкозы – в питании, медицине, промышленности, но видно, какую важную роль она играет во всех этих областях.

На протяжении нескольких веков ученые изучали свойства этого моносахарида,  находили ему применение в различных областях науки, производства. Эти исследования ведутся и сейчас.

Практический интерес представляет разработка способов получения глюкозы из целлюлозосодержащих отходов с хозяйства и бумажной промышленности. Разработав этот способ, можно было бы экономить на утилизации этих отходов и получать выгоду из получения глюкозы.

Сейчас ведется разработка нового препарата, позволяющего не только поддерживать нормальный уровень глюкозы в крови, но и улучшать функции бета-клеток (бета-клетки - одна из разновидностей, выделенных из культуры клеток островков поджелудочной железы. Бета-клетки продуцируют гормон инсулин, понижающий уровень глюкозы крови).

Кроме того, ученые разработали новый тип биодатчика, который способен обнаруживать небольшие концентрации глюкозы в слюне, слезах и моче. Датчик нового теста на диабет хорош еще и тем, что стоит недорого, поскольку не требует многошагового процесса производства.
«Это по сути неинвазивный метод оценки содержания глюкозы в организме», сказал Джонатан Клауссен, ранее докторант университета Пурдю, а теперь исследователь из Военно-морской исследовательской лаборатории США. „Благодаря способности обнаруживать глюкозу в слюне и слезах новый датчик послужит платформой, которая в итоге поможет устранить или сократить частоту использования уколов для тестирования на диабет. Сейчас мы доказываем функциональные возможности инновационного биодатчика“.

3. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В своей работе я затронул такие темы как свойства глюкозы, ее происхождение, значение для живых организмов, то, как глюкоза используется в промышленности, и какие научные разработки, связанные с глюкозой, ведутся в наши дни. Но все эти темы я затронул достаточно поверхностно. В дальнейшем, изучив органическую химию, мне бы хотелось продолжить исследования глюкозы и, возможно, других углеводов на более глобальном уровне.

Я надеюсь, что благодаря информации, содержащейся в моей работе,  вы узнали о глюкозе несколько больше.

4. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Кемп П., Армс К. Введение в биологию. Издательство «Мир». 1988

2. К.А. Кузьмина, Л.Е. Сигарева, Л.А. Боброва. Биология клетки.  Издательство «Саратовский медицинский университет». 2001

 3. А.А. Каменский, Е.А. Криксунов, В.В. Пасечник. Биология. Общая биология (10-11 классы). Издательство «Дрофа».2005

4. Б.В. Петровский. Большая медицинская энциклопедия, шестой том. Издательство «Советская энциклопедия».1977

5. В.П. Андреев, А.Г. Марков, Г.И. Дубенская, Е.Ф. Сороколетова. Биология толковый словарь. Издательство «РГПУ им. А.И. Герцена». 2006

6. Н.В. Чебышев, Г.С. Гузикова, Ю.Б. Лазарева, С.Н. Ларина. Биология. Новейший справочник. Издательство «Махаон». 2007

7.Презентация по химии

http://900igr.net/prezentatsii/khimija/Uglevod-Gljukoza/Uglevod-Gljukoza.html

8. Эволюция жизни на Земле: от простого к сложному http://evolution.powernet.ru/library/beginnings.html

9. Метаболизм углеводов. http://www.biochemistry.ru/pub/book8.html

Приложение 1

ГЛОССАРИЙ

Альдегиды - это класс органических соединений, содержащий карбонильную группу, связанную с органическим радикалом(R) и с атомом водорода.

Гетеротрофы – организмы, которые для питания используют органические вещества, произведённые другими организмами 

Гликоген – это полисахарид, хранящийся в печени. Представляет собой невостребованную организмом часть глюкозы.

Гликолиз – процесс расцепления глюкозы при отсутствии кислорода под действием ферментов. Конечным продуктом гликолиза в клетках животных является молочная кислота, а в клетках растений – пировиноградная.

Инсулин – гормон поджелудочной железы.

Карбонильная группа - функциональная группа органических соединений, в которой атом углерода связан с кислородом валентными связями.

Метиленовый синий - органический краситель; применяется в медицинской практике как антисептическое (обеззараживающее) средство, как вещество, обезвреживающее некоторые яды.

Нанотехнологии - это способы создания наноразмерных структур, которые придают материалам и устройствам полезные, а иногда просто необыкновенные свойства, технологии изготовления сверхмикроскопических конструкций из мельчайших частиц материи.

Органический радикал - частица, содержащая один или несколько не спаренных электронов на внешней электронной оболочке.

Фотосинтез - это процесс образования органического вещества из углекислого газа и воды на свету при участии фотосинтетических пигментов (хлорофилл у растений, бактериохлорофилл  и бактериородопсин у бактерий).