Дехидратационен синтез или кондензационна реакция

В предното видео говорихме за това колко е важна глюкозата като проста захар. Говорихме и за молекулярната ѝ структура. В това видео ще разгледаме как гюкозата може да бъде градивна единица на по-сложни захари и по-сложни въглехидрати. Тук съм поставил две молекули глюкоза, можем да номерираме въглеродните им атоми. Това е номер едно, две, три, четири, пет, шест. Едно, две, три, четири, пет, шест. Молекулите са в цикличната им форма. Сега ще видим какво ще стане, ако този кислороден атом тук -- ще го оцветя в цикламено, ако този атом използва една от несподелените си електронни двойки, за да участва в химична реакция, която се нарича нуклеофилна реакция – той реагира с първия въглероден атом на молекулата глюкоза отляво. Това може да стане, защото първият въглероден атом тук е свързан с два кислородни атома. Кислородът е силно електроотрицателен. Кислородните атоми привличат електроните към себе си, когато участват в ковалентна връзка. Затова този въглероден атом ще има частичен положителен заряд. Този кислороден атом е силно електроотрицателен. Той ще привлече електрони от този водороден атом и от въглероден атом номер четири в молекулата глюкоза отдясно. Това ще му даде частичен отрицателен заряд. Затова реакцията е нуклеофилна. Ще бъде привлечен от ядрото (нуклеус = ядро) на въглеродния атом, от частично положителния заряд ето тук. Когато това стане, кислородният атом ще използва свободната си електронна двойка, за да образува връзка. Ще я сподели с вълеродния атом, а въглеродният атом ще се освободи от друга връзка. Ще се освободи от двата електрона в тази връзка. Сега може да решиш, че те просто се връщат при кислорода и се получава хидроксиден анион? Може би първо ще бъдат използвани, за да формират хидроксиден йон или може би тази връзка веднага се свързва с водороден йон от разтвора, от друг хидрониев йон в разтвора. Може да се използва за свързване с този водороден йон, който е просто протон. Махаме един електрон от водородния атом и се получава протон. Какво ще стане тогава? Тези две молекули ще се свържат. Ще се свържат ето така. (показва на екрана) Важно е да следим молекулите тук. Този кислороден атом е този кислороден атом. (показва на екрана) Ето този. Тази връзка между въглероден атом номер четири отдясно на този кислороден атом е тази връзка тук. А оттук взехме електронна двойка, за да сформираме връзката с въглероден атом номер едно, ще я оцветя в цикламено. Тази връзка тук е ето тази. Този кислороден атом, сега е този кислороден атом тук. А тази електронна двойка сега е формирала връзка с този водороден атом, ще я оцветя в синьо, това е тази връзка тук. На моята рисунка този кислороден атом е свързан с въглероден атом номер едно тук и номер четири тук. Това вече сме го направили тук. Въглероден атом номер едно в лявата молекула и номер четири в дясната. Но също сме го свързали и с водороден атом. Както съм го нарисувал тук, все още е свързан с водород. Ще има общ положителен заряд. Тук беше неутрален. Беше неутрален тук, но сега споделя електроните си. Сега споделя тези два електрона в ковалентна връзка. Можеш да се досетиш, че дава електроните си на този въглероден атом и сега има положителен заряд. Но за да се върне към неутралност, някоя водна молекула може да грабне този йон, може би този тук. Може да се свърже с този водород. Тези електрони, и двата... Ще грабне само водородното ядро, т.е. протон, и тези два електрона ще се върнат при този кислород, който ще стане неутрален. Така ще получим следното, ще изтрия това. Този водороден атом сега е свързан с този кислороден и имаме хидрониев йон. Това е логично. Имахме хидрониев йон. Имахме водороден протон тук, и все още го имаме, но сега е свързан с молекула вода, така че сме взели протон и сме върнали протон, затова нямаме добавен заряд или отнет заряд от системата. Важното е, че когато тези две молекули се свързаха, изгубихме молекула вода – сумарно тази система изгуби молекула вода. Получи заряд, за да го направи, за да създаде молекула вода. Но нещото, което наистина изчезна от тези две молекули, е ето това тук. (огражда молекула Н2О) Този Н е този, този кислород е този. А този водороден атом е този. Този вид реакция, при която синтезираме по-сложна молекула, по-дълга верига от молекули глюкоза, се нарича дехидратация. Това, което направихме тук се нарича дехидратация. Защо я наричаме така? Защото сме отделили молекула вода. Ако си представиш, че губиш вода, си представяш дехидратация. В същото време съединяваме две неща, за да синтезираме по-голяма молекула. Понякога това се нарича кондензиране. Кондензиране. Когато се свържат, тези две молекули глюкоза образуват т.нар. дизахарид. Всяка молекула глюкоза сама по себе си е била монозахарид, тази тук отдясно е монозахарид. Какво означава монозахарид? "Моно" означава единичен или един, а "захарид" идва от гръцката дума за захар. Гръцката дума за захар е -- ще го прoизнеса грешно - sakcharon. Когато хората кажат, че нещо е захарно, значи е много, много сладко. Гръцката дума за захар е sakcharon. Следователно захарид значи захар, монозахарид - единична захар. Това значи захар. Общият термин захарид означава не само проста захар като монозахаридите, може да означава и две от тези неща, свързани заедно. Има и други прости захари – фруктоза и други. Може да означава и няколко от тези, свързани заедно. Може да имаме полизахариди. Целият клас, захариди, се асоциира с въглехидратите. Започнахме с тези два монозахарида тук. А това е дизахарид. Това е дизахарид. Имаме два свързани монозахарида. Това е дизахарид. Точно този дизахарид е малтоза. Целта на това видео е да видиш как можем да започнем с тези прости захари, тези монозахариди, и да формираме дизахариди. Всъщност можеш да продължиш реакциите на дехидратация или кондензиране и да добавяш още и още монозахариди, да строиш по-дълги и по-дълги вериги. Ако продължаваш така, ако продължаваш да удължаваш веригите, ще стигнеш до света на полизахаридите. Полизахаридите се състоят от много прости захари, много монозахариди, свързани заедно. Това е и случаят при захарта, ще видиш, че често в химията, имаме една градивна единица – тази единична захар тук – по-общо можем да я наречем мономер Ако свържем няколко мономера помежду им, ще се получи полимер. Полизахаридите също са изключително важни, вероятно днес си хапнал/а малко полизахариди. Сигурен съм, че имаш полизахариди, складирани в клетките си в момента. Ако свързваме молекули глюкоза помежду им, и продължаваме процеса, ще получим полимер, който е често срещан в растенията – например т.нар. скорбяла (нишесте). Полизахарид, който можеш да откриеш в растенията е скорбялата, която се състои от свързани молекули глюкоза. За да имат клетките незабавен достъп до складирана енергия, се свързват няколко молекули глюкоза и се образува гликоген. Тези макромолекули, тези полизахариди, се състоят от прости захари, от няколко свързани монозахариди. Те са често срещани в биологията. Вероятно си ги опитвал/а и имаш запаси от тях в организма си в момента.