Glucozơ (Tính chất vật lí, hóa học, Công thức cấu tạo, Ứng dụng)

Glucose là nguồn cung cấp năng lượng chính của cơ thể. Hầu hết các tế bào đều dựa cần năng lượng từ glucose để hoạt động. Cùng tìm hiểu về Glucozơ qua bài viết sau đây nhé!

Tính chất vật lí của glucozo

Glucoze là loại carbohydrate (carb) đơn giản nhất - một loại đường đơn (monosaccharide). Đây chính là nguồn cung cấp năng lượng chính của cơ thể.

Glucozo là chất kết tinh không màu, dễ tan trong nước, có vị ngọt nhưng không ngọt bằng đường mía.

Trong tự nhiên, Glucozo có trong hầu hết các bộ phận của cây như lá, hoa, rễ...đặc biệt nhiều nhất trong quả chín. Glucozo có nhiều trong quả nho chín nên còn được gọi là đường nho. Trong mật ong glucozo chiếm khoảng 30%. 

Glucozo cũng có trong cơ thể người và động vật. Trong máu người có glucose với nồng độ hầu như không đổi khoảng 0,1%.

Công thức cấu tạo của glucozo

Glucozo (còn gọi là dextrose) là một loại monosaccarit phổ biến nhất với công thức phân tử là C6H12O6 tồn tại ở dạng mạch vòng và dạng mạch hở.

Glucozo dạng mạch hở

- Các dữ kiện thực nghiệm:

+ Khử hoàn toàn glucozơ thì thu được hexan. Vậy 6 nguyên tử C của phân tử glucozơ tạo thành 1 mạch hở trong phân nhánh.

+ Glucozơ có phản ứng tráng bạc, khi tác dụng với nước brom tạo thành axit gluconic, chứng tỏ trong phân tử có nhóm CH=O.

+ Glucozơ tác dụng với Cu(OH)2 tạo thành dung dịch màu xanh lam, chứng tỏ phân tử glucozơ có nhiều nhóm OH kề nhau.

+ Glucozơ tạo este chứa 5 gốc CH3COO, vậy trong phân tử có 5 nhóm OH.

Phân tử glucozơ có công thức cấu tạo thu gọn dạng mạch hở là: CH2OH[CHOH]4CHO.

Glucozo dạng mạch vòng

- Glucozơ kết tinh tạo ra hai dạng tinh thể có nhiệt độ nóng chảy khác nhau. Các dữ kiện thực nghiệm đều cho thấy hai dạng tinh thể đó ứng với hai dạng cấu trúc vòng khác nhau.

- Nhóm OH ở C5 cộng vào nhóm C=O tạo ra hai dạng vòng 6 cạnh α và β:

Tính chất hóa học của Glucozo | Tính chất vật lí, nhận biết, điều chế, ứng dụng

- Trong dung dịch, glucozơ tồn tại chủ yếu ở dạng vòng 6 cạnh (α và β). Hai dạng vòng này luôn chuyển hóa lẫn nhau theo một cân bằng qua dạng mạch hở.

- Nhóm OH ở vị trí số 1 được gọi là OH hemiaxetal

Tính chất hóa học của glucozo

Glucozo có tính chất của andeit đơn chức và ancol đa chức (poliancol)

Tính chất của ancol đa chức

a. Tác dụng với Cu(OH)₂

2C₆H₁₂O₆ + CU(OH)₂ -> (C₆H₁₁O₆)₂CU + 2H₂O

Hiện tượng: kết tủa bị tan ra cho dung dịch màu xanh lam

Ở nhiệt độ thường, glucozo phản ứng với Cu(OH)₂ cho phức đồng glucozo tương tự như glixerol.

b. Phản ứng tạo este

- Khi tác dụng với anhiđrit axetic, glucozơ có thể tạo este chứa 5 gốc axetat trong phân tử C6H7O(OCOCH3)5

Tính chất của andehit

a. Oxi hóa glucozo bằng dung dịch AgNO3 trong amoniac (phản ứng tráng bạc)

Dung dịch AgNO3 trong NH3 đã oxi hóa glucozo tạo thành muối amoni gluconat và bạc kim loại

b. Khử glucozo bằng hidro

Khi dẫn khí hidro vào dung dịch glucozo đun nóng, có Ni làm xúc tá, thu được một poliancol gọi là sobotol:

CH₂OH[CHOH]₄CHO + H₂ -> CH₂OH[CHOH]₄CH₂OH

3.3. Phản ứng lên men

Glucozơ lên men cho ancol etylic và khí cacbonic khi có enzim xúc tác:

Những ứng dụng của glucozo trong thực tế

- Trong thực tế: Glucozơ được sử dụng để pha huyết thanh (tiêm truyền), tráng gương tráng ruột phích dựa trên phản ứng tráng gương, sản xuất vitamin C.

- Đối với cơ thể, glucose có rất nhiều vai trò quan trọng: Glucose chuyển hóa thành năng lượng cung cấp cho mọi hoạt động của cơ thể. Đặc biệt glucose cung cấp năng lượng cho não giúp duy trì trí nhớ, khả năng tập trung... Glucose làm giảm cảm giác thèm ăn do chúng kích thích sản sinh insulin, đồng thời giúp hệ thống tiêu hóa hoạt động hiệu quả hơn. Ở gan, glucose cung cấp nguồn dự trữ năng lượng dưới dạng glycogen để giữ cho nồng độ đường trong máu luôn ổn định.

- Trong y tế, glucose còn có một số ứng dụng lớn trong điều trị như: Điều trị hạ đường huyết; Điều trị cấp cứu trong tình trạng có tăng kali máu; Điều trị nhiễm toan ceton do đái tháo đường; Phòng và điều trị mất nước do tiêu chảy.

Sự thật thú vị về glucose

Glucose là loại đường chính trong máu và là nguồn năng lượng chính cho các tế bào của cơ thể. Glucose đến từ thực phẩm, sau đó được đưa đến các tế bào thông qua dòng máu. Một số hormone như insulin do tuyến tụy sản xuất, kiểm soát lượng đường trong máu.

Con người cần một lượng glucose nhất định trong máu để duy trì năng lượng và chức năng cơ quan thích hợp. Đối với một người trưởng thành khỏe mạnh, nồng độ glucose trong máu điển hình là từ 65 đến 110 mg/mL, hoặc miligam trên mililit máu. Những người mắc bệnh tiểu đường thường có lượng đường trong máu cao hơn do lượng insulin để loại bỏ đường bị giảm. 

Trong những trường hợp mắc bệnh tiểu đường, mức đường huyết từ 70 đến 130 mg/mL là phổ biến trước khi ăn. Mức đường huyết có thể tăng trên 180 mg/mL sau bữa ăn.

Nếu cơ thể bị tiểu đường, cơ thể thường không tạo ra bất kỳ loại insulin nào, không tạo ra đủ insulin hoặc không thể sử dụng insulin mà tuyến tụy sản xuất ra. Khi cơ thể không có đủ insulin hoặc tế bào ngừng phản ứng với insulin, lượng đường trong máu vẫn còn quá nhiều và lượng đường trong máu của bạn tăng quá cao. Theo thời gian, mức đường huyết tăng dần có thể làm ảnh hưởng đến các cơ quan khác và gây ra các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như bệnh tim, bệnh thận và mất thị lực cùng các biến chứng khác.

Có ba loại chính của bệnh tiểu đường. Mặc dù cả ba loại đều có chung đặc điểm là lượng đường trong máu (đường) cao, nhưng mỗi loại lại có những khác biệt đáng chú ý: Bệnh tiểu đường typ 1, bệnh tiểu đường typ 2 và tiểu đường thai kỳ (bệnh tiểu đường khi mang thai).

Bệnh tiểu đường loại 1

Bệnh tiểu đường loại 1 được cho là do phản ứng tự miễn dịch gây ra (hệ thống miễn dịch của cơ thể tự tấn công nhầm). Với bệnh tiểu đường loại 1, tế bào T tấn công các tế bào beta trong tuyến tụy, phá hủy khả năng sản xuất insulin của cơ thể. Nếu không có insulin, glucose (đường trong máu) không thể đi vào tế bào để tạo ra năng lượng. Các triệu chứng của bệnh tiểu đường loại 1 thường phát triển đột ngột và bao gồm khát nước mãn tính, đi tiểu thường xuyên, mờ mắt, mệt mỏi sâu hoặc nhiễm toan đái tháo đường đe dọa tính mạng.

Nếu không được điều trị, bệnh tiểu đường loại 1 có thể gây mất nước, sụt cân, tổn thương thần kinh và mạch máu, tổn thương nội tạng và nhiễm toan đái tháo đường (DKA) đe dọa tính mạng. 

DKA là một biến chứng nghiêm trọng của bệnh tiểu đường xảy ra khi cơ thể sản sinh ra lượng axit trong máu cao gọi là xeton do nồng độ insulin thấp. Trong trường hợp DKA, cần phải nhập viện ngay lập tức.

Bệnh tiểu đường loại 2

Bệnh tiểu đường loại 2 xảy ra khi cơ thể bạn không sử dụng insulin mà tuyến tụy sản xuất một cách hiệu quả. 

Cụ thể, cơ thể bạn không thể giữ lượng đường trong máu ở mức bình thường, mong muốn. Khoảng 90-95% người mắc bệnh tiểu đường mắc bệnh tiểu đường loại 2. Không giống như loại 1, loại 2 phát triển trong nhiều năm chứ không phải đột ngột. Trước đây, bệnh tiểu đường loại 2 thường là bệnh của người lớn. Tuy nhiên, ngày nay, ngày càng nhiều trẻ em, thanh thiếu niên và thanh niên được chẩn đoán mắc bệnh tiểu đường loại 2 do thói quen sinh hoạt và các yếu tố khác.

Tiểu đường thai kỳ

Bệnh tiểu đường thai kỳ phát triển trong thời kỳ mang thai ở những phụ nữ có thể chưa bao giờ mắc bệnh tiểu đường. Nếu bệnh tiểu đường thai kỳ phát triển trong thai kỳ, em bé có nguy cơ cao hơn mắc một số vấn đề sức khỏe nhất định. Bệnh tiểu đường thai kỳ thường biến mất sau khi sinh con. Nhưng bệnh tiểu đường thai kỳ khi đang mang thai lại làm tăng nguy cơ mắc bệnh tiểu đường loại 2 sau này. Hơn thế, em bé cũng có nhiều nguy cơ bị béo phì khi còn nhỏ hoặc thiếu niên và cũng có thể mắc bệnh tiểu đường loại 2 sau này.

Vì sao cần bổ sung glucose cho cơ thể?

Bởi vì glucose là nguồn cung cấp năng lượng rất cần thiết với hầu hết các hoạt động của cơ thể, là nguồn năng lượng chính của tế bào, đặc biệt là đối với tế bào não nên cần bổ sung glucose đầy đủ.

Khi cơ thể bị hạ đường huyết (glucose trong máu thấp) thì cơ quan bị tổn thương đó chính là não bộ, nếu không được bổ sung glucose kịp thời, các tế bào não tổn thương có thể không hồi phục. Ngược lại, lượng glucose trong máu quá cao (như trong bệnh tiểu đường) thì các tế bào mạch máu dễ bị tổn thương và dẫn đến các biến chứng ở nhiều cơ quan như mắt, thận, tim...

Do đó việc bổ sung đủ glucose là rất quan trọng để cung cấp năng lượng cho cơ thể. Tuy nhiên, nếu tiêu thụ quá nhiều thực phẩm chứa đường thì lại tăng nguy cơ mắc bệnh tiểu đường và xuất hiện biến chứng của nó.