Monosaccarit là gì? Chất nào sau đây là Monosaccarit?

1. Monosaccarit là gì?

Monosacarit là à một nhóm cacbohiđrat đơn giản nhất, không thể thủy phân. Monosacarit là polyhydroxy aldehyd hoặc xeton; nghĩa là các phân tử có nhiều hơn một nhóm hydroxyl (―OH) và một nhóm carbonyl (C=O) ở nguyên tử carbon cuối cùng (aldose) hoặc ở nguyên tử carbon thứ hai (ketose). Nhóm carbonyl kết hợp trong dung dịch nước với một nhóm hydroxyl để tạo thành hợp chất vòng (hemi-acetal hoặc hemi-ketal). Monosacarit thu được là chất rắn kết tinh hòa tan trong nước.

Monosacarit được phân loại theo số lượng nguyên tử carbon trong phân tử; diose có hai, triose có ba, tetroses bốn, pentose năm, hexose sáu và heptose bảy. Hầu hết sẽ là năm hoặc sáu. Các pentose quan trọng nhất bao gồm xyloza, được kết hợp dưới dạng xylan trong vật liệu gỗ; arabinose từ cây lá kim; ribose, một thành phần của axit ribonucleic (RNA) và một số vitamin; và deoxyribose, một thành phần của axit deoxyribonucleic (DNA). Trong số đó, các aldohexose quan trọng nhất là glucose, mannose và galactose; fructose là một ketohexose.

Monosaccarit có công thức chung là Cn(H2O)m, trong đó n và m thường bằng nhau hoặc m = n – 1. Monosaccarit có nhiều đồng phân cấu tạo và cấu hình khác nhau, ví dụ như glucozơ và fructozơ là hai đồng phân cấu tạo của monosaccarit C6H12O6. Monosaccarit có vai trò quan trọng trong sinh học, vì chúng là nguồn năng lượng cho các tế bào và là đơn vị xây dựng của các loại cacbohiđrat phức tạp hơn như đisaccarit và polisaccarit.

Các dẫn xuất của monosacarit rất quan trọng. Axit ascorbic (vitamin C) có nguồn gốc từ glucose. Các loại rượu đường (alditol), được tạo nên bằng cách khử (tức là thêm hydro vào) một monosacarit, bao gồm sorbitol (glucitol) từ glucose và mannitol từ mannose; cả hai đều được sử dụng làm chất làm ngọt. Glycoside có nguồn gốc từ monosacarit rất phổ biến trong tự nhiên, đặc biệt là ở thực vật. Đường amin (tức là đường trong đó một hoặc hai nhóm hydroxyl được thay thế bằng nhóm amino, NH2) tồn tại dưới dạng thành phần của glycolipid và trong chitin của động vật chân đốt.

2. Chất nào sau đây là Monosaccarit?

– Câu hỏi: Chất nào sau đây là Monosaccarit?

A. Glucozơ

B. Amiluzơ

C. Saccarozơ

D. Xenlulozơ

– Đáp án: A. Glucozơ

– Giải thích

Các ví dụ về Monosacarit

– Glucoso

Các phân tử glucose có thể bị phân hủy bằng quá trình đường phân trong quá trình hô hấp tế bào. Glucose có thể được kết nối thành chuỗi monosacarit dài để tạo thành polysacarit. Ở thực vật, chất này được sản xuất dưới dạng cellulose. Ở thực vật, mỗi tế bào được bao quanh bởi xenlulô giúp cây đứng cao và cứng cáp.

– Fructose

Fructose thuộc nhóm ketose. Các monosacarit có hình dạng khác nhau sẽ phá vỡ enzyme cụ thể. Nếu fructose kết hợp với các monosaccharide khác thì chúng tạo thành oligosaccharide. Sucrose có một phân tử fructose liên kết với một phân tử glucose với sự trợ giúp của liên kết glycosid.

– Galactose

Galactose được sản xuất bởi động vật có vú dưới dạng sữa. Lactose chứa rất nhiều năng lượng trong các liên kết của nó và để phá vỡ các liên kết này, các enzyme cụ thể được phát triển bởi các dòng động vật có vú.

3. Bài tập về Monosaccarit và lời giải:

Bài 1: Cho biết phản ứng oxi hóa của Glucoso trong điều kiện cháy hoàn toàn và trong điều kiện không khí.

Lời giải:

– Trong điều kiện cháy hoàn toàn, Glucoso sẽ phản ứng với oxi để tạo ra nước và carbon dioxide. Phương trình phản ứng là:

C6H12O6 + 6O2 -> 6CO2 + 6H2O

– Trong điều kiện không khí, Glucoso sẽ phản ứng với oxi để tạo ra nước, carbon dioxide và carbon monoxide. Phương trình phản ứng là:

C6H12O6 + 5O2 -> 5CO2 + CO + 6H2O

Bài 2: Cho biết cách phân biệt Glucoso với các loại đường khác bằng phương pháp hóa học.

Lời giải:

– Một cách phân biệt Glucoso với các loại đường khác là dùng dung dịch Fehling. Dung dịch Fehling gồm hai dung dịch A và B, trong đó dung dịch A chứa muối đồng (II) sunfat và dung dịch B chứa natri hydroxit và kali natri tartrat. Khi trộn hai dung dịch A và B lại với nhau, ta được dung dịch Fehling màu xanh lam. Khi cho Glucoso vào dung dịch Fehling và đun nóng, Glucoso sẽ khử ion đồng (II) thành ion đồng (I), tạo ra kết tủa màu đỏ gạch. Các loại đường khác không có khả năng khử ion đồng (II) như Glucoso.

– Một cách phân biệt khác là dùng dung dịch Benedict. Dung dịch Benedict gồm muối đồng (II) sunfat, natri citrat và natri carbonat. Dung dịch Benedict có màu xanh lam. Khi cho Glucoso vào dung dịch Benedict và đun nóng, Glucoso cũng sẽ khử ion đồng (II) thành ion đồng (I), tạo ra kết tủa màu cam. Các loại đường khác không có phản ứng này với dung dịch Benedict.

Bài 3: Cho biết phản ứng oxi hóa của fructoso trong môi trường kiềm. Viết phương trình phản ứng và cho biết sản phẩm chính.

Lời giải: Fructoso trong môi trường kiềm sẽ bị oxi hóa thành axit gluconic và axit arabinonic. Phương trình phản ứng là:

C6H12O6 + 2OH- -> C6H10O7 + H2O + 2e-

C6H10O7 -> C5H10O6 + CO2

C5H10O6 -> C4H8O5 + CO2

Sản phẩm chính là axit gluconic (C6H10O7) và axit arabinonic (C4H8O5).

Bài 4: Cho biết cách phân biệt fructoso và glucozo bằng phương pháp hóa học. Nêu nguyên lý và dụng cụ cần thiết.

Lời giải: Một cách phân biệt fructoso và glucozo là dùng dung dịch Fehling. Nguyên lý là fructoso có khả năng khử ion Cu2+ thành Cu+ trong dung dịch Fehling, tạo ra kết tủa đỏ gạch, trong khi glucozo không có khả năng này. Dụng cụ cần thiết là ống nghiệm, bếp điện, dung dịch Fehling A và B, dung dịch fructoso và glucozo.

Cách thực hiện như sau:

– Lấy hai ống nghiệm, đánh dấu là F (fructoso) và G (glucozo).

– Cho vào mỗi ống nghiệm một lượng nhỏ dung dịch fructoso hoặc glucozo.

– Thêm vào mỗi ống nghiệm một lượng bằng nhau dung dịch Fehling A và B, khuấy đều.

– Đặt hai ống nghiệm lên bếp điện, đun nóng cho đến khi xuất hiện kết tủa hoặc dung dịch không thay đổi màu.

– Quan sát kết quả: ống nghiệm F sẽ có kết tủa đỏ gạch, còn ống nghiệm G sẽ không có kết tủa hoặc có kết tủa xanh lam.

Bài 5: Cho biết công thức phân tử của Glactoso và cấu trúc hình học của nó.

Lời giải: Glactoso là một loại đường đơn có công thức phân tử là C6H12O6. Cấu trúc hình học của Glactoso là một chuỗi sáu nguyên tử carbon liên kết với nhau bằng liên kết đơn, mỗi nguyên tử carbon có một nhóm hydroxyl (-OH) hoặc một nguyên tử hydro (-H) gắn vào. Glactoso có hai dạng đồng phân quang học là D-Glactoso và L-Glactoso, khác nhau ở cấu trúc của nguyên tử carbon thứ bốn.

Bài 6: Cho biết phản ứng thủy phân của Glactoso và sản phẩm thu được.

Lời giải: Khi thủy phân, Glactoso bị phân cắt thành hai đường đơn khác là Galactoso và Glucozo, theo phương trình:

C6H12O6 + H2O -> C6H12O6 + C6H12O6

Glactoso                   Galactoso   Glucozo

Bài 7: Cho biết tên gọi chung của các loại đường đơn có công thức phân tử giống nhau như Glactoso.

Lời giải: Các loại đường đơn có công thức phân tử giống nhau như Glactoso được gọi là hexozo, vì chúng có sáu nguyên tử carbon trong phân tử. Hexozo bao gồm các loại đường như Glucozo, Fructozo, Galactozo, Manozo, Talozo và Allozo.

Bài 8: Cho biết tác dụng của Glactoso trong cơ thể người.

Lời giải: Glactoso là một nguồn năng lượng quan trọng cho cơ thể người, vì nó có thể được chuyển hóa thành Glucozo trong gan. Glucozo là đường máu chính, cung cấp năng lượng cho các tế bào hoạt động. Ngoài ra, Glactoso còn có vai trò trong việc tạo ra các chất khác như lactulozo (một loại chất xơ hòa tan), lactobiono (một chất chống oxy hóa) và lactozamin (một thành phần của các glycoprotein).

Bài 9: Cho biết nguồn gốc của Glactoso trong thiên nhiên.

Lời giải: Glactoso là một loại đường tự nhiên, được tìm thấy trong sữa và các sản phẩm từ sữa như pho mát, bơ, kem và yogurt. Glactoso cũng có thể được tổng hợp từ các nguồn khác như rau quả, ngũ cốc và mật ong.

Bài 10: Cho biết cách tổng hợp Glucoso từ xenlulozơ

Glucoso là một loại đường đơn có công thức phân tử là C6H12O6. Glucoso được tổng hợp trong quá trình quang hợp của thực vật từ CO2 và H2O. Glucoso cũng có thể được điều chế từ xenlulozơ, một loại đường phức có công thức phân tử là (C6H10O5)n. Xenlulozơ là thành phần chính của tế bào thực vật và có thể được tìm thấy trong gỗ, bông, giấy, v.v. Để tổng hợp Glucoso từ xenlulozơ, ta cần thực hiện các bước sau:

– Thủy phân xenlulozơ trong dung dịch axit nóng để tạo ra Glucoso. Phương trình hóa học cho quá trình này là: (C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6.

– Trung hòa dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH 10%, sau đó đun nóng với dung dịch AgNO3/NH3. Hiện tượng: Bạc kim loại bám vào thành ống nghiệm. Giải thích: Glucoso bị oxi hóa thành axit gluconic, sau đó khử Ag+ thành Ag.

– Lọc bỏ bạc kim loại và cô cạn dung dịch để thu được Glucoso khan.

Đây là một cách tổng hợp Glucoso từ xenlulozơ theo lý thuyết. Trong thực tế, quá trình này có thể gặp nhiều khó khăn và không hiệu quả do yêu cầu nhiệt độ cao, áp suất cao và sử dụng nhiều chất xúc tác.