Глюкоза — це простий цукор (моносахарид), який відіграє ключову роль у біологічних процесах як основне джерело енергії для клітин організму. Ось докладний опис глюкози з хімічної, біологічної та практичної точок зору:

Хімічна структура

• Формула: C₆H₁₂O₆.
• Тип: Глюкоза належить до вуглеводів, зокрема до моносахаридів із групою альдегіду (альдогексоза).
• Структура: У природі глюкоза найчастіше існує у формі шестичленного кільця (піранозного циклу), хоча в розчині може перебувати і в лінійній формі. Циклічна структура утворюється завдяки реакції між альдегідною групою (C₁) і гідроксильною групою (C₅), що призводить до утворення глікозидного зв’язку.
• Ізомери: Глюкоза має два основних стереоізомери — D-глюкоза (правозакручена) і L-глюкоза (лівозакручена). У природі переважає D-глюкоза, яка є біологічно активною формою.

Фізичні властивості

• Зовнішній вигляд: Білий кристалічний порошок або безбарвні кристали.
• Розчинність: Добре розчиняється у воді, слабше — у спиртах, нерозчинна в ефірах і нейтральних розчинниках.
• Смак: Солодкий, хоч менш солодкий, ніж сахароза (столовий цукор).
• Температура плавлення: Близько 146°C (для альфа-D-глюкози).

Біологічна роль

1. Джерело енергії:

• Глюкоза є основним паливом для клітинного дихання. У процесі гліколізу вона розщеплюється до пірувату, а потім у мітохондріях окислюється в циклі Кребса, виробляючи АТФ (аденозинтрифосфат) — молекулу енергії.
• Мозок і нервова система особливо залежать від глюкози як головного джерела енергії.

2. Регуляція в організмі:

• Рівень глюкози в крові (глікемія) регулюється гормонами, такими як інсулін (знижує рівень) і глюкагон (підвищує).
• У печінці глюкоза може зберігатися у вигляді глікогену або синтезуватися через глюконеогенез.

3. Субстрат для синтезу:

• Глюкоза є основою для синтезу інших вуглеводів (наприклад, целюлози, крохмалю), а також бере участь у синтезі жирів і амінокислот.

Джерела глюкози

• Природні: Міститься в фруктах (особливо винограді — звідси назва “виноградний цукор”), меді, овочах, а також утворюється при розщепленні складних вуглеводів (крохмалю, сахарози) у травній системі.
• Промислові: Виробляється з кукурудзяного крохмалю (глюкозний сироп) або інших джерел для використання в харчовій промисловості.

Хімічні реакції

1. Окиснення: При окисненні утворюється глюконова кислота.
2. Відновлення: Може бути відновлена до сорбіту (цукрового спирту).
3. Бродіння: Під дією дріжджів або бактерій глюкоза ферментується до етанолу і вуглекислого газу (основа виробництва алкоголю).
4. Реакція з реактивами: Як відновлювальний цукор реагує з реактивом Фелінга або Толленса, що використовується для її ідентифікації.

Застосування

• Медицина: Розчини глюкози вводять внутрішньовенно для підтримки енергетичного балансу чи при гіпоглікемії.
• Харчова промисловість: Використовується як підсолоджувач, компонент сиропів, кондитерських виробів.
• Наукові дослідження: Служить модельною молекулою для вивчення метаболізму.

Цікаві факти

• Назва “глюкоза” походить від грецького “γλυκύς” (glykys), що означає “солодкий”.
• У крові людини нормальний рівень глюкози становить 4-6 ммоль/л (70-110 мг/дл).
• Надлишок глюкози в організмі може призводити до ожиріння, діабету чи інших метаболічних порушень.