Cum diferă proprietățile monozaharidelor și oligopolizaharidelor? Carbohidrații mono-di- și polizaharidele funcții ale carbohidraților

Acasă

Fosă septică

Carbohidrații sunt împărțiți în simpli (monozaharide) și complecși (polizaharide).

Monozaharide (monoze). Aceștia sunt compuși heteropolifuncționali care conțin carbonil și mai multe grupări hidroxil. Monosaharidele au formula moleculară C P(H2O) P, care a servit drept bază pentru denumirea acestei clase de compuși (carbon + apă). Prin structura lor, monozele aparțin polioxialdehidelor, sau aldozelor, sau polioxicetonelor sau cetozelor. În funcție de numărul de atomi de carbon, monozele se împart în trioze (trei atomi de carbon), tetroze (patru atomi), pentoze (cinci atomi), hexoze (șase atomi) și heptoze (șapte atomi). În funcție de structura grupării carbonil, fiecare dintre monoze este desemnată: aldotrioză, aldohexoză, cetohexoză etc.

Izomeria optică a monozaharidelor.

O trăsătură caracteristică a structurii monozaharidelor este prezența atomilor de carbon asimetrici (adică, având patru substituenți diferiți) în molecule. Atomii de carbon asimetrici reprezintă centrele de chiralitate ale moleculei. O consecință a chiralității moleculei este fenomenul de izomerie optică, sau enantiomerism, care se exprimă în capacitatea unui compus de a roti planul luminii polarizate în direcții opuse. Un compus cu atomi de carbon asimetrici poate exista sub forma a 2 izomeri. La compușii cu atomi de carbon asimetrici identici, numărul de izomeri optici scade din cauza existenței mezoformelor. Conexiunile meso sunt optic inactive din cauza „compensării interne” a semnului de rotație. Un exemplu de compus mezo este D-xilitolul.

Izomerii optici care sunt legați între ei ca obiect asimetric de imaginea în oglindă sunt numiți enantiomeri sau antipozi optici. Enantiomerii diferă unul de celălalt în configurația tuturor centrelor de chiralitate și formează forma D (latina Dexter - dreapta) și forma L (latină laevus - stânga) - seria stereochimică de monozaharide. Izomerii care diferă doar în configurația unei părți a centrelor de chiralitate și nu sunt antipozi optici se numesc diastereomeri. O pereche de diastereomeri care diferă în configurația unui singur atom de carbon asimetric se numesc epimeri. De obicei, numărul atomului de carbon epimeric este adăugat la nume; 2-epimerii sunt numiți pur și simplu epimeri. De exemplu, D-alloza și D-altroza sunt epimeri, D-alloza și D-glucoza sunt 3-epimeri, D-alloza și D-guloza sunt 4-epimeri.

Configurația atomului asimetric din cea mai simplă trioză, D-gliceraldehida, este adoptată ca standard pentru a determina dacă un compus aparține seriei stereochimice D sau L. Dacă un compus aparține unei serii stereochimice este determinat de configurația atomului de carbon asimetric cu cel mai mare număr (în cazul glucozei, atomul C5). Dacă coincide cu configurația atomului de carbon asimetric al D-gliceraldehidei, atunci compusul este clasificat ca o serie D; dacă nu coincide, este clasificat ca o serie L. S-a stabilit că toate monozele naturale aparțin seriei D.

Ciclo-oxo-tautomerismul monozaharidelor.

În stare solidă și în soluție apoasă, monozaharidele există predominant sub formă de hemiacetali ciclici. Formarea hemiacetalilor poate fi considerată ca o reacție intramoleculară AN, în urma căreia se formează cele mai stabile inele cu șase membri (piranoză) și inele cu cinci membri (furanoză). Astfel, se stabilește un echilibru tautomeric în soluția între forma deschisă (forma oxo) și cea ciclică a monozaharidei, cu forma ciclică predominant semnificativ (mai mult de 99,9% în amestecul de echilibru):

Pentru a descrie într-un plan structura spațială a compușilor în formă deschisă, se folosesc formulele de proiecție ale lui Fisher, iar pentru a descrie pe un plan structura spațială a compușilor ciclici, se folosesc formulele de proiecție ale lui Haworth:

În acest caz, ei sunt ghidați de următoarele reguli: ciclul este descris ca plat; substituenții aflați în forma oxo din dreapta sunt reprezentați sub planul inelului, iar cei din stânga sunt afișați deasupra planului inelului; Este posibil ca atomii de hidrogen ai legăturilor C-H să nu fie prezentați.

În forma ciclică, apare un atom de carbon asimetric suplimentar (centru de chiralitate) față de forma deschisă: un atom de C 1 în aldoze sau un atom de C 2 în cetoze, numit atom de carbon anomeric și o grupare -OH suplimentară numită hemiacetal hidroxil (indicat cu un asterisc în formula Haworth *). Dacă configurația unui atom de carbon anomeric coincide cu configurația atomului care determină dacă compusul aparține seriei stereochimice, se numește a-anomer; dacă nu coincide, se numește b-anomer.

Astfel, a- și b-anomerii monos pot fi considerați izomeri ai poziției hemiacetal hidroxil. Tranziția formelor anomerice a « b are loc numai prin forma oxo deschisă: forma a « forma oxo « forma b

Această tranziție este însoțită de o modificare a rotației optice a soluției. Acest fenomen se numește mutarotație (anomerizare) a monozaharidelor. Amestecul de echilibru format ca urmare a mutarotației ambelor a- și b-D-glucopiranozelor conține 36% din izomerul a și 64% din forma b. Proporția formei oxo în amestecul de echilibru este mică (la pH 6,9, amestecul de echilibru de D-glucoză conține doar o mică parte din forma aldehidă). Prin urmare, monozele nu dau colorarea caracteristică a aldehidelor în reacția cu acidul fucsulfuric și nu reacţionează cu hidrosulfitul de sodiu. Mutarotația este catalizată de acizi și baze. În stare solidă, monozele se găsesc exclusiv în formă ciclică.

Proprietățile chimice ale monozaharidelor. Din punct de vedere chimic, monozele combină proprietățile alcoolilor polihidroxilici, compușilor carbonilici și hemiacetalilor.

1. Pentru formele ciclice de monoză, reacțiile care implică gruparea hidroxil sunt cele mai caracteristice. Cea mai activă din punct de vedere chimic este gruparea hidroxil hemiacetal.

Reacția are loc în prima etapă a glicolizei (procesul de oxidare a glucozei în piruvat). Trebuie remarcat faptul că toți produșii intermediari ai glicolizei sunt esteri de monozaharide și acid fosforic.

2. Oxidarea monozaharidelor în medii acide și neutre duce la formarea diverșilor acizi. Numai gruparea carbonil poate suferi oxidare - oxidare „moale”, de exemplu, cu apă de brom pentru a forma - acizi onici

Oxidarea grupărilor carbonil și hidroxil primare este o oxidare „dură”, de exemplu, cu o soluție de HNO3 la acizi glicaric.

Oxidarea numai a grupului hidroxil primar în condiții blânde (de exemplu, sub acțiunea enzimelor) în timp ce protejează gruparea aldehidă duce la formarea acizilor glicuronici.

Glicuronidele sunt ușor decarboxilate atunci când sunt încălzite, ceea ce duce la formarea de monozaharide cu un număr mai mic de atomi de carbon. Acesta este modul în care puteți obține pentoză, D-xiloză, din D-glicuronid.

Oxidarea monozaharidei într-un mediu alcalin este însoțită de distrugerea scheletului de carbon. Reacțiile de oxidare sunt caracteristice nu numai aldozelor, ci și cetozelor (spre deosebire de cetonele), ceea ce se explică prin fenomenul de epimerizare a monozelor.

Unele dizaharide, numite reducătoare, pot suferi, de asemenea, oxidare. Existând în primul rând sub formă de hemiacetali, ele posedă o grupare aldehidă potențial liberă (sub formă oxo).

Mono- și dizaharidele reducătoare reduc ionii de cupru (II) incluși în reactivul Fehling sau reactivul Benedict la oxid de cupru (I) Cu 2 O, precum și ionii de argint din reactivul Tollens OH la argint liber. Reacțiile sunt utilizate ca fiind calitative pentru prezența zaharidelor reducătoare.

3. Monozaharidele suferă o reducere chimică sau biologică.

Reducerea monos, ca orice compus carbonil, duce la conversia grupărilor carbonil în grupări alcool; aceasta produce alcooli polihidroxici numiți alcooli de zahăr sau alditoli.

În plus față de amalgamul de sodiu într-un mediu apos (sau apos-alcoolic, sau alcoolic), hidrogenul în prezența catalizatorilor (Pt, Pd, Ni) și hidruri metalice (în special NaBH 4) sunt utilizate pentru refacerea monosacilor. Trebuie avut în vedere că la reducerea aldozelor se formează un alcool, iar la reducerea cetozelor se obțin doi alcooli polihidroizomeri stereoizomeri, deoarece atomul de C2 neasimetric din cetoză (atomul grupării carbonil) după reducere devine asimetric și sunt posibile două orientări ale grupării hidroxil legate de acesta.

4. Reacția de izomerizare (epimerizare) are loc întotdeauna la centrul a-CH*-acid al monozaharidelor, care este un atom de carbon legat direct de gruparea carbonil. Reacția are loc sub influența soluțiilor alcaline diluate sau enzimatic (în condițiile corpului) și este însoțită de oxidare-reducere (disproporționare) intramoleculară a atomilor de carbon C 1 și C 2.

În timpul acestei rearanjari, datorită transferului de protoni efectuat sub influența ionului hidroxil, se formează un compus intermediar - enediol (o legătură dublă (-enă) între două grupări hidroxil (di-ol)).

Transformările enediolului pot duce la formarea atât a cetozei, cât și a două aldoze.

Astfel, ca rezultat al reacției, se formează treptat un amestec de izomeri de echilibru. De exemplu, ca rezultat al epimerizării D-glucozei, se formează D-manoză, un epimer al glucozei la C2, și D-fructoză, un izomer structural al glucozei.

Un exemplu de reacție de izomerizare în organism este conversia enzimatică a glucozei-6-fosfatului în fructoză-6-fosfat în procesul de glicoliză.

Oligo- și polizaharide. Dizaharidele (biozele) sunt produsul de condensare a două molecule de monozaharide legate printr-o legătură O-glicozidică.

Dacă ambii hidroxili hemiacetali iau parte la reacția de condensare și se combină două resturi monos legătură glicozidă-glicozidică, este format nerestauratoare dizaharidă O astfel de dizaharidă nu conține un hidroxil glicozidic, nu se poate transforma într-o formă deschisă de aldehidă și, prin urmare, nu reduce oxizii metalici (nu reacționează cu hidroxidul de cupru sau reacția „oglindă de argint”).

Dacă un hemiacetal și un alcool hidroxil iau parte la reacția de condensare și se combină două reziduuri monos legătură glicozidă-glicoză, este format restauratoare dizaharidă Această dizaharidă conține un hidroxil glicozidic, datorită căruia se poate transforma într-o formă deschisă de aldehidă și poate acționa ca agent reducător.

Dizaharidele, ca orice glicozide, sunt hidrolizate într-un mediu acid. Cele mai importante dizaharide din punct de vedere biologic sunt zaharoza, maltoza, lactoza și celobioza.

De exemplu, formula structurală a maltozei, care este principalul produs al descompunerii amidonului în cavitatea bucală sub acțiunea enzimei salivare b-amilaza, poate fi reprezentată după cum urmează:

Denumirea sistematică (a-D-glucopiranozil-(1®4)-a-D-glucopiranoză sau 4-(a-D-glucopiranozido)-D-glucopiranoză) indică prezența unei legături glicozidice între atomul de C configurat a unui rest de glucoză și C atom 4 alt rest. Maltoza se formează ca urmare a condensării a două molecule de a-D-glucopiranoză cu formarea unei legături glicozidice între atomul C 1 al anomerului a-glucoză și atomul C 4 al celei de-a doua molecule de glucoză. O astfel de legătură se numește legătură (1®4).

Lactoza (4-(b-D-galactopiranozid)-D-glucopiranoză) are structura:

Zaharoza (a-D-glucopiranozid-b-D-fructofuranozid) se numește zahăr din trestie; este o dizaharidă nereducătoare care se găsește în trestie, sfeclă de zahăr, diverse fructe, fructe de pădure și legume.

Denumirea sistematică a zaharozei reflectă configurația atât a hidroxililor glicozidici (sufixul „ozidă” în numele ambelor monoze) (a sau b), cât și prezența unei legături C 1 -C 2.

Produșii de condensare a mai multor molecule de monozaharide (de la 2 la 12) se numesc oligozaharide; mai multe monozaharide - polizaharide.

Dacă macromoleculele sunt construite din reziduurile unei monozaharide, atunci se numesc astfel de polizaharide homopolizaharide. Dintre homopolizaharide, cele mai importante din punct de vedere biologic sunt poli-D-glucopiranozele: amiloza, amilopectina, glicogenul (fragmentul dizaharidic al acestuia din urmă este maltoza) și celuloza, a cărei componentă structurală este celobioza dizaharidă.

Amiloza este un polimer neramificat (polimer liniar) cu o greutate moleculară de aproximativ 60.000; la încălzire, se dizolvă în apă, formând o soluție coloidală liofilă; interacționează cu iodul pentru a forma un „compus de includere” complex de culoare albastră.

Când se dizolvă în apă, amilopectina se umflă, formând un sistem dispersat legat - un gel. Amilopectina formează un compus roșu-violet cu iod. Un amestec de amiloză (20-25%) și amilopectină (75-80%) este o polizaharidă de origine naturală - amidonul.

Astfel, amidonul natural nu este o substanță individuală: este format din două fracții care diferă ca structură și, ca urmare, au solubilitate diferită în apă caldă. Amidonul este principala polizaharidă de rezervă a plantelor.

Amidonul este o substanță amorfă albă. Este insolubil în apă rece, dar se umflă în apă fierbinte și se dizolvă treptat. Când se răcește, se obține o masă gelatinoasă sau gel (jeleu). În multe proprietăți, jeleul este similar cu un solid; în special, prezintă elasticitate, în ciuda faptului că este o soluție destul de diluată de amidon și nu concentrată, cum ar fi siropul. Faptul este că atunci când moleculele ramificate și neramificate de amilopectină și amilază intră într-o soluție, datorită legăturilor de hidrogen rezultate, ele formează o rețea spațială tridimensională, în celulele căreia intră moleculele de apă. Un astfel de cadru există doar la temperaturi scăzute. Dacă jeleul este încălzit, moleculele vor începe să se miște mai energetic, legăturile de hidrogen dintre ele vor fi distruse și jeleul va deveni lichid.

Toate polizaharidele de amidon rotesc lumina polarizată spre dreapta, deoarece sunt formate din glucoză dextrogită. Când este încălzit cu acizi, amidonul este hidrolizat la locul legăturilor glucozid-glucoză, dând succesiv dextrine, maltoză și glucoză.

Glicogenul („amidonul animal”) este similar ca structură și proprietăți cu amilopectina, dar are un lanț polimeric și mai ramificat și este o polizaharidă de rezervă a animalelor, stocată în ficat și țesutul muscular.

Glicogenul este „dublul” amidonului din lumea animală și joacă rolul de depozit de nutrienți și de carbohidrat de rezervă pentru țesuturile animale (se depune mai ales în ficat și mușchi). Greutatea moleculară a glicogenului este foarte mare - aproximativ 100 de milioane. Această dimensiune a moleculelor corespunde funcției lor biologice ca carbohidrat de rezervă. Datorită dimensiunilor mari, macromolecula de glicogen nu trece prin membrană și rămâne în interiorul celulei până când apare nevoia de energie. Între mese, glicogenul este descompus treptat în glucoză, care intră în sânge și este apoi folosită de celulele corpului. Un adult bine hrănit are rezerve de glicogen de până la 0,5 kg.

Una dintre cele mai importante polizaharide este celuloza. Formează componenta principală a pereților celulelor vegetale. Celuloza este un polimer format în întregime din unități de b-D-glucopiranoză, care sunt legate prin legături glicozidice b(1®4).

Celuloza este un polimer liniar, ale cărui lanțuri pot conține mai mult de 10.000 de unități:

Celuloza pura este o substanta fibroasa alba, insolubila in apa, eter sau alcool. Această rezistență la solvenți se datorează structurii unice a celulozei.

Această polizaharidă constă din resturi de D-glucoză legate numai printr-o legătură glicozidică b(1®4); Moleculele de celuloză sunt sub formă de fire și nu au ramuri. Structura foarte ordonată, confirmată de analiza de difracție cu raze X, este responsabilă de rezistența și elasticitatea extraordinară a celulozei, precum și de lipsa de solubilitate în majoritatea solvenților utilizați.

Este curios că celuloza se dizolvă într-un reactiv preparat prin amestecarea Cu(OH) 2 cu o soluție apoasă concentrată de amoniac (reactiv Schweitzer), precum și într-o soluție acidulată de ZnCl 2 la încălzire sau în acid sulfuric concentrat, adică. în acele medii a căror compoziție face posibilă ruperea legăturilor de hidrogen din moleculele de celuloză și formarea de noi legături cu solventul.

Datorită prezenței grupărilor hidroxil alcoolice libere, celuloza este capabilă să reacționeze cu alcoolii și acizii pentru a forma esteri. Celuloza funcționează ca o polizaharidă structurală folosită de organism pentru a construi cadrul de țesut celular.

Baza substanțelor pectinice este acidul pectic - acidul poligalacturonic.

Acidul pectic constă din reziduuri de acid D-galacturonic legate printr-o legătură a(1®4)-glicozidică.

Unele substanțe pectinice au efect antiulcer și stau la baza unui număr de medicamente, de exemplu, plantaglucid din pătlagină.

Heteropolizaharidele (din care macromolecule sunt construite din reziduuri a mai mult de o monozaharide) sunt, de asemenea, destul de răspândite în natură.

Acizi alginici găsit în algele brune. Lanțul neramificat este construit din reziduuri de acid D-mannuronic și L-guluronic legate prin legături (1®4). Acizii alginici sunt utilizați ca agenți de gelifiere în industria alimentară. Algele marine sunt o sursă de multe polizaharide. De exemplu, utilizat pe scară largă în cercetarea biochimică agar este o heteropolizaharidă care conține un număr mare de grupări sulfat. Agarul constă dintr-un amestec de agaroză și agaropectină. Lanțul polizaharidic al agarozei alternează resturile de D-galactoză și L-lactoză.

Polizaharide ale țesutului conjunctiv. Țesutul conjunctiv este distribuit pe tot corpul și determină rezistența și elasticitatea organelor, elasticitatea conexiunilor lor și rezistența la infecții. Polizaharidele din țesutul conjunctiv sunt asociate cu proteine.

Cel mai pe deplin studiat sulfați de condroitină(piele, cartilaj, tendoane), acid hialuronic(corpul vitros al ochiului, cordonul ombilical, cartilaj, lichid articular), heparină (ficat). Aceste polizaharide au caracteristici structurale comune: lanțurile lor neramificate sunt construite din reziduuri de dizaharide, care includ acizi uronici (D-glucuronic, D-galacturonic, L-iduronic) și N-acetilhexozamine (N-acetilglucozamină, N-acetilgalactozamină). Unele dintre ele conțin reziduuri de acid sulfuric.

Acidul hialuronic este compus din reziduuri de dizaharide legate prin legături b(1®4)-glicozidice. Fragmentul dizaharidic constă din acid D-glucuronic și resturi de N-acetil-O-glucozamină legate printr-o legătură b(1®3)-glicozidică. Acidul hialuronic are o greutate moleculară mare - 2-7 milioane, soluțiile au vâscozitate ridicată, care este asociată cu funcția sa de barieră, asigurând impermeabilitatea țesutului conjunctiv la microorganismele patogene.

Gruparea sulfat formează o legătură ester cu gruparea hidroxil a N-acetil-O-galactozaminei, situată fie în poziția 4, fie în poziția 6. Greutatea moleculară a sulfaților de condroitin este de 10.000 - 60.000.

Sulfații de condroitină și acidul hialuronic nu se găsesc în formă liberă, ci în formă legată cu lanțuri polipeptidice.

Recenzători:

Doctor în științe medicale, profesorul Osmanov E.M. ;

Candidat la științe chimice, profesor asociat Knyazeva L.G.

Romantsova S.V., Chimie bioorganică în întrebări și răspunsuri. Metoda educațională. manual pentru studenții la medicină. specialist. un-tov / S.V. Romantsova, A.I. Panasenko, O.A. Sheina, L.V. Rosenblum; M-vol. și științe ale Federației Ruse, Instituția de învățământ de la bugetul de stat de învățământ profesional superior „Tamb. stat Universitatea poartă numele G.R. Derzhavin." Tambov: Editura TSU numită după. G.R. Derzhavina, 2013. …………… p.

Acest manual educațional și metodologic a fost redactat în conformitate cu programul cursului „Chimie generală și bioorganică” pentru studenții specialității „Medicina generală”. Manualul oferă răspunsuri la cele mai frecvente întrebări pe care le au studenții în timp ce studiază cursul. Sunt oferite explicații cu privire la problemele de clasificare, nomenclatură și modele generale de reactivitate a compușilor organici, structura și proprietățile macromoleculelor biologice și componentele lor structurale. UDC 577.1 BBK 24.2 ya73 © GOUVPO Universitatea de Stat Tambov numită după G.R. Derzhavina, 2013

Introducere

Scopul cursului de chimie bioorganică, ca disciplină academică, este de a dezvolta cunoștințe sistemice despre relația dintre structura și proprietățile chimice ale claselor importante din punct de vedere biologic de compuși organici, biopolimeri și componentele lor structurale ca bază pentru înțelegerea esenței vieții. procese la nivel molecular modern.

În predarea chimiei bioorganice, se acordă multă atenție muncii independente ale studenților. Acest manual oferă răspunsuri detaliate la cele mai frecvente întrebări pe care le au studenții în timpul cursului. Folosind aceste explicații, în timpul auto-studiului, elevii învață abordarea generală și logica raționamentului, ceea ce facilitează finalizarea sarcinilor de control și testare.

carbohidrați: mono-, di- și polizaharide

Intrebarea 1. Ce compuși se numesc carbohidrați?

Răspuns. Carbohidrații sunt o clasă de substanțe organice naturale care sunt compuși heterofuncționali care conțin atât grupări funcționale carbonil, cât și hidroxil (adică sunt aldehide polihidride sau cetoalcooli sau produșii lor de condensare). Termenul de „carbohidrați” a apărut la mijlocul secolului al XIX-lea datorită faptului că în moleculele multor carbohidrați raportul dintre atomii de hidrogen și oxigen este același ca în moleculele de apă, adică. Pentru fiecare doi atomi de hidrogen a existat un atom de oxigen, iar molecula de carbohidrați poate fi considerată ca fiind alcătuită din carbon (cărbune) și apă. De exemplu, pentru glucoză (C 6 H 12 O 6) formula poate fi scrisă ca C 6 (H 2 O) 6, formula pentru zaharoză (C 12 H 22 O 11) poate fi scrisă ca C 12 (H 2 O ) ) 11, și în formă generală - C n (H 2 O) m. Mai târziu, au devenit cunoscuți carbohidrații naturali care nu corespund formulei generale date (C n (H 2 O) m), cu toate acestea, termenul „carbohidrați” este folosit și astăzi, împreună cu termenul „zaharide” sau pur și simplu „zaharuri” .

intrebarea 2. Ce funcții îndeplinesc carbohidrații?

Răspuns. Carbohidrații se formează în plante ca rezultat al fotosintezei din dioxid de carbon și apă. Organismele animale nu sunt capabile să sintetizeze carbohidrații și să-i obțină din alimente vegetale. Astfel, carbohidrații fac parte din toate organismele vii și sunt una dintre cele mai comune substanțe organice de pe Pământ. Funcțiile carbohidraților:

– funcții structurale și de susținere (celuloza este principala componentă structurală a pereților celulelor vegetale, chitina îndeplinește o funcție similară la ciuperci și oferă, de asemenea, rigiditate exoscheletului artropodelor);

– rol protector (unele plante au formațiuni protectoare: spini, spini etc., formați din pereții celulari ai celulelor moarte;

– funcția energetică (oxidarea a 1 g de carbohidrați eliberează 4,1 kcal de energie);

– funcția plastică (parte a moleculelor complexe, de exemplu, riboza și deoxiriboza sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN);

– functie de stocare (glucidele actioneaza ca nutrienti de rezerva: glicogen la animale, amidon si inulina la plante);

– funcția osmotică (participă la reglarea presiunii osmotice în organism, inclusiv în sânge);

– funcția receptorului (parte a părții perceptive a multor receptori celulari).

Mulți carbohidrați și derivații lor sunt folosiți în farmacie și medicină. Carbohidrații servesc ca materii prime pentru producția industrială de hârtie, fibre artificiale, explozivi, alcool etilic etc.

Întrebarea 3. Cum sunt clasificați carbohidrații?

Răspuns. Carbohidrații sunt împărțiți în două clase: simpli și complexi. Carbohidrații simpli (monozaharide, monozaharide) nu sunt hidrolizați pentru a forma carbohidrați mai simpli. Exemple de carbohidrați simpli includ: glucoza (C6H12O6), riboza (C5H10O5), fructoza (C6H12O6).

Carbohidrații simpli care conțin o grupă ceto se numesc cetoze, în timp ce cei care conțin o grupă aldehidă se numesc aldoze. În funcție de numărul de atomi de carbon, monozele se împart în trioze (trei atomi de carbon), tetroze (patru atomi), pentoze (cinci atomi), hexoze (șase atomi) și heptoze (șapte atomi).

De exemplu, glucoza conține o grupare aldehidă și șase atomi de carbon în molecula sa, se numește aldohexoză; fructoza conține o grupare carbonil (este un cetoalcool polihidroxilic) și șase atomi de carbon, se numește cetohexoză. Riboza este o aldopentoză. Monozaharidele naturale, de regulă, conțin lanțuri neramificate de atomi de carbon.

D – fructoză

Carbohidrații complecși pot fi hidrolizați pentru a forma molecule simple de carbohidrați. Dacă hidroliza unui carbohidrat complex produce de la 2 până la 10 molecule de carbohidrați simpli, atunci un astfel de carbohidrat complex se numește oligozaharid. Dacă hidroliza unei oligozaharide produce două molecule de carbohidrați simpli, atunci se numește dizaharidă, trei - o trizaharidă etc. Cele mai comune dizaharide sunt zaharoza (hidroliza produce fructoza si glucoza), maltoza si celobioza (hidroliza produce doua molecule de glucoza), lactoza (hidroliza produce galactoza si glucoza).

Carbohidrații care se hidrolizează pentru a forma un număr mare (până la câteva mii) de molecule de carbohidrați simpli se numesc polizaharide. Polizaharidele sunt compuși cu greutate moleculară mare. Acestea includ, de exemplu, amidonul și celuloza (fibre). Carbohidrații complecși pot fi considerați ca produși de policondensare ai monozaharidelor.

Dacă polizaharidele sunt construite din reziduurile unei monozaharide, atunci ele se numesc homopolizaharide; dacă din reziduuri de diferite monozaharide, atunci – heteropolizaharide.

Dintre homopolizaharide, cele mai importante din punct de vedere biologic sunt amidonul, glicogenul, celuloza, dintre heteropolizaharide - acizii alginici, agar (conținut în alge); polizaharide ale țesutului conjunctiv (sulfați de condroitină, acid hialuronic, heparină).

Moleculele de carbohidrați fac parte din biopolimeri mixți, de exemplu biopolimeri carbohidrați-proteine (glicoproteine, proteoglicani) sau biopolimerii carbohidrați-lipidici (glicolipide).

Întrebarea 4. Sunt monozaharidele compuși optic activi? Cum să descrii enantiomerii monozaharidelor?

Răspuns. Moleculele de monozaharide (cu excepția dioxiacetonei) conțin centre de chiralitate (atomi de carbon asimetrici), care este motivul existenței stereoizomerilor. De exemplu, aldohexoza are patru atomi de carbon asimetrici și corespunde la 16 stereoizomeri (2 4 = 16), formând 8 perechi. Aldopentoza are trei atomi de carbon asimetrici și corespunde la 8 stereoizomeri (2 3 = 8), formând 4 perechi.

Membrii unei perechi sunt antipozi sau enantiomeri (moleculele lor sunt legate între ele așa cum este un obiect cu imaginea în oglindă). Enantiomerii au același nume, dar unul dintre ei aparține seriei D și celălalt seriei L. Enantiomerii pot fi reprezentați ca formule deschise de proiecție Fischer, de exemplu:

În formulele lui Fischer, lanțul de carbon este scris vertical și numerotat de la capătul de care este cel mai apropiat gruparea aldehidă sau ceto, adică. din atomul de carbon superior. Atomii de carbon asimetrici nu sunt desemnați prin simbolul „C”; ei sunt menționați să fie la intersecția liniilor verticale și orizontale.

Molecula de cetopentoză conține 2 atomi de carbon asimetrici (al treilea și al patrulea) și formează 2 perechi de enantiomeri:

Dacă un izomer aparține seriei D sau L este determinat prin compararea configurației atomului de carbon asimetric cel mai îndepărtat de gruparea carbonil cu configurația izomerilor gliceraldehidei, care este acceptată ca standard. Gliceraldehida conține un atom de carbon asimetric în moleculă și are doi enantiomeri:

Luați în considerare izomerii fructozei ca exemplu:

D – fructoză

Ambele formule conțin trei atomi de carbon asimetrici (chirali). Aceștia sunt atomii 3, 4 și 5. Cei mai îndepărtați de grupa ceto (C=O) sunt atomii chirali numerotați 5. În formula (1), configurația celui de-al cincilea atom de carbon corespunde configurației atomului chiral din D. -molecula de gliceraldehidă (grupa OH este situată în dreapta, atomul de hidrogen - stânga). Astfel, primul izomer aparține seriei D, este D-fructoza. Configurația celui de-al cincilea atom de carbon din formula (2) corespunde configurației L-gliceraldehidei, adică. Aceasta este L-fructoza. Marea majoritate a monozaharidelor naturale aparțin seriei D.

Întrebarea 5. Se găsesc monozaharidele în natură sub formă liberă?

Răspuns. Cea mai comună monozaharidă naturală este D-glucoza - zahăr de struguri sau dextroză din lat. dextrus – corect, pentru că D-glucoza naturală obișnuită are o rotație specifică de + 52,5 o, adică. rotește planul de polarizare al luminii polarizate plan 52,5 o spre dreapta.

Se găsește sub formă liberă în sânge, fiind principalul substrat energetic pentru creier. Un nivel constant de glucoză este menținut cu ajutorul hormonului insulină, care reduce concentrația de glucoză în sânge, precum și glucagonul, adrenalina și alți hormoni care cresc concentrația acestuia. În diabetul zaharat, insulina este produsă de pancreas în cantități insuficiente, ceea ce duce la creșterea concentrației acesteia în sânge.

Interesant este că L-glucoza, fiind un enantiomer al D-glucozei naturale normale, este de asemenea dulce, dar nu este absorbită de organism, deci poate fi folosită ca înlocuitor al zahărului.

Glucoza se găsește și sub formă liberă în părțile verzi ale plantelor, diferite fructe și miere. Face parte din amidon, glicogen, celuloză, hemiceluloze, dextrani, zaharoză, maltoză și multe glicozide.

D-fructoză – zahăr din fructe sau levuloză din lat. laevus – stânga, pentru că soluțiile apoase de D-fructoză au o rotație specifică de 92,4 o.

Fructoza se găsește în părțile verzi ale plantelor, în nectarul florilor, în fructe și în miere. Face parte din zaharoză, precum și din multe polizaharide.

D-galactoză. Se găsește sub formă cristalină liberă pe fructele de iedera. Apare ca o componentă a unor dizaharide (lactoză) și polizaharide (condroitină, agar-agar, mucus, hemiceluloze)

Întrebarea 6. Cum se scrie formula izomerului L al galactozei dacă se cunoaște formula izomerului D?

Răspuns. Pentru a scrie formula unui enantiomer, este necesar să se descrie substituenții în imaginea în oglindă toata lumea atomi de carbon asimetrici. Să scriem formula D-galactozei, alegând din diagrama de mai jos și schimbând aranjamentul substituenților (–H și –OH) la 2, 3, 4 și 5 atomi de carbon:

Denumirea enantiomerului: L-galactoză.

Întrebarea 7. Care este diferența dintre diasteromeri, epimeri și enantiomeri?

Răspuns. Stereoizomerii carbohidraților care diferă în configurația unuia sau mai multor atomi de carbon asimetrici sunt numiți diastereomeri, de exemplu: D-alloză și D-manoză; D-fructoză și L-tagatoză etc.

Epimerii și enantiomerii sunt cazuri speciale de diastereomeri.

Diastereomerii care sunt legați între ei, așa cum este un obiect cu imaginea în oglindă, se numesc enantiomeri. Enantiomerii au aceleași proprietăți fizice și chimice; acești izomeri diferă doar în direcția de rotație a planului de polarizare a luminii polarizate în plan. Activitatea biologică a enantiomerilor diferă de asemenea.

Dacă diastereomerii diferă în configurația unui singur atom de carbon asimetric, atunci se numesc epimeri. Dacă configurația celui de-al doilea atom de carbon diferă, atunci astfel de diastereomeri sunt numiți pur și simplu epimeri; dacă există alți atomi de carbon, atunci numărul acestui atom este adăugat la nume.

De exemplu, D-riboza și D-arabinoza diferă doar prin configurația celui de-al doilea atom de carbon și sunt epimeri.

D-aloza și D-glucoza diferă doar în configurația celui de-al treilea atom de carbon și sunt 3-epimeri, în timp ce D-alloza și D-guloza sunt 4-epimeri.

Epimerii au proprietăți fizice și optice diferite, precum și activități biologice.

Întrebarea 8. Cum se determină dacă D-alloza și L-idoza sunt diastereomeri?

Răspuns. Pentru a face acest lucru, trebuie să scrieți formulele acestor aldoze. Formula pentru D-allose este prezentată în diagramă (vezi întrebarea 6). L-idoza este un enantomer al D-idozei, adică. moleculele lor se raportează între ele ca obiect și imaginea lui în oglindă și, cunoscând formula D-idozei, este ușor să scrieți formula L-idozei (vezi întrebarea 6):

Diastereomerii, prin definiție, trebuie să difere în configurația unuia sau mai multor atomi de carbon asimetrici. Din examinarea formulelor de D-alloză și L-idoză, rezultă că configurațiile celui de-al doilea și al patrulea atom de carbon sunt aceleași (atât în molecula de D-alloză, cât și în molecula L-idoză, grupările OH ale acestor atomi sunt situat în dreapta, iar atomii de hidrogen sunt în stânga).

Configurațiile celui de-al treilea și al cincilea atom de carbon sunt diferite (în molecula de D-alloză grupările OH sunt în dreapta lanțului de carbon, iar în molecula de L-idoză sunt la stânga). Astfel, D-alloza și L-idoza diferă în configurația a doi atomi de carbon asimetrici: al treilea și al cincilea și, prin urmare, sunt diastereomeri.

Întrebarea 9. Cum se determină dacă D-glucoza și D-manoza sunt epimeri?

Răspuns. Pentru a face acest lucru, trebuie să scrieți formulele pentru aceste aldoze. Formula este prezentată în diagramă (vezi întrebarea 6).

Epimerii sunt un caz special de diastereomeri și, prin definiție, trebuie să difere prin configurația unui singur atom de carbon asimetric. Din examinarea formulelor D-glucozei și D-manozei, rezultă că al treilea atom de carbon din ambele molecule are un atom de hidrogen în dreapta și o grupare hidroxil în stânga; al patrulea și al cincilea atom de carbon din ambele molecule au un atom de hidrogen în stânga și o grupare hidroxil în dreapta; acestea. configurațiile celui de-al treilea, al patrulea și al cincilea atom de carbon asimetric de D-glucoză și D-manoză sunt aceleași.

Configurația celui de-al doilea atom de carbon este diferită (în molecula de D-glucoză grupa OH este în dreapta lanțului de carbon, iar în molecula de D-manoză este în stânga). Astfel, D-glucoza și D-manoza diferă în configurația unui singur (al doilea) atom de carbon asimetric și, prin urmare, sunt epimeri.

Întrebarea 10. Cum se formează formele ciclice de monozaharide?

Răspuns. Formele ciclice de monozaharide se formează ca rezultat al interacțiunii intramoleculare dintre grupările carboxil și hidroxil. Aceste forme sunt termodinamic mai stabile decât formele deschise ale moleculelor de carbohidrați. De obicei apar cicluri cu cinci membri (furanoză) și șase membri (piranoză). În spațiu, grupările aldehidă (sau cetonă) și gruparea hidroxil de la al patrulea sau al cincilea (pentru aldoze) și al cincilea și al șaselea (pentru cetoze) atomii de carbon apar apropiate. Datorită interacțiunii lor, închiderea ciclului are loc în moleculele de monozaharide.

Inelul de piranoză cu șase atomi este format prin interacțiunea grupării aldehide cu al cincilea atom de aldopentoze sau aldohexoze; precum și atunci când grupul ceto interacționează cu al șaselea atom al cetohexozelor.

Inelul de furanoză cu cinci membri este format prin interacțiunea grupării aldehide cu al patrulea atom de aldotetroză, aldopentoză și aldohexoză; precum și atunci când grupul ceto interacționează cu al cincilea atom al cetopentozelor și cetohexozelor.

Ca urmare a formării unui inel în molecula de aldohexoză, la primul atom de carbon apare o grupare hidroxil în loc de o grupare aldehidă (în cetohexoze, la al doilea atom de carbon). Această grupare hidroxil se numește grupare hidroxil glicozidică (hemiacetal) (hidroxil glicozidic). În numele formelor ciclice, la denumirea carbohidraților se adaugă terminația „piranoză” pentru un ciclu cu șase membri sau „furanoză” pentru un ciclu cu cinci membri.

Într-o moleculă de monozaharidă ciclică, numărul de atomi de carbon asimetrici crește, deoarece Atomul de carbon care a fost anterior parte din gruparea aldehidă sau cetonă devine asimetric. În cazul galactozei este primul, iar în cazul fructozei este al doilea atom de carbon. Acest atom se numește carbon anomeric. Apariția unui atom asimetric suplimentar duce la o creștere de două ori a numărului de izomeri optici corespunzători formei ciclice în comparație cu forma deschisă. Deci, pentru aldohexoză nu mai este de 16, ci de 32 de izomeri. Fiecare izomer al formei deschise corespunde la doi izomeri ai formei ciclice (anomeri).

Pentru un α-anomer, configurația centrului anomeric este aceeași cu configurația atomului de carbon asimetric, care determină dacă acesta aparține seriei D sau L, în timp ce pentru β-anomerul este invers. În formulele de proiecție Fischer pentru monozaharidele din seria D din α-anomerul, gruparea hidroxil glicozidică este în dreapta, iar în β-anomerul este în stânga lanțului de carbon; pentru izomerii L, dimpotrivă, în α-anomer gruparea hidroxil glicozidică este în stânga, iar în β-anomer este în dreapta lanțului de carbon. Anomerii sunt diastereomeri și diferă în proprietățile lor (de exemplu, punctele de topire). Anomerii pot fi considerați un caz special de epimeri.

Întrebarea 11. Cum sunt reprezentate formele ciclice ale monozaharidelor sub forma formulelor de perspectivă ale lui Haworth?

Răspuns.În sistemul lui Haworth, ciclurile sunt reprezentate ca pentagoane plate sau hexagoane situate perpendicular pe planul desenului, prin urmare liniile corespunzătoare față de inel sunt evidențiate cu font mai îndrăzneț. Atomul de oxigen este situat în inelul de piranoză din colțul extrem din dreapta, în inelul de furanoză se află și în colțul din dreapta sau în mijlocul spatelui inelului. Grupările hidroxil și atomii de hidrogen sunt localizați perpendicular pe planul inelului. Simbolurile pentru atomii de carbon din cicluri nu sunt de obicei scrise.

Pentru a scrie formula Haworth, desenați mai întâi formula Fisher și rotiți-o cu 90 o la dreapta (în sensul acelor de ceasornic:

Atomul de carbon asociat grupării hidroxil care suferă reacția de ciclizare este rotit cu 90°. Când se construiește manofuranoză, acesta va fi al patrulea atom de carbon, când se construiește manopiranoză, va fi al cincilea. Ca rezultat al rotației, grupa –OH ar trebui să se alinieze cu lanțul principal de carbon. Prin urmare, pentru izomerul D grupa –CH 2 OH va fi în partea de sus, iar pentru izomerul L va fi în partea de jos:

Denumirea formei ciclice indică: tipul de anomer (a sau b), apoi seria stereochimică: D- sau L-; apoi denumirea monozaharidei, din care această formă ciclică este un derivat, fără terminația „-za”, adică lăsăm gluco-, mano-, fructo- etc., în concluzie, tipul formei ciclice este indicat (piranoză sau furanoză).

În aldohexozele din seria D sub formă de piranoză (și în aldohexozele și cetohexozele din seria D sub formă de furanoză), grupa CH2OH este întotdeauna situată deasupra planului inelului, care servește ca o caracteristică formală a seriei D. Pentru o serie L, acest grup este situat sub planul ciclului. Grupa glicozidică –OH în a-anomerii aldozelor din seria D apare sub plan, iar în b-anomerii apare deasupra planului ciclului. Pentru compușii din seria L, hidroxilul glicozidic din a-anomerii din seria L este deasupra planului, iar în anomerii b este sub planul ciclului.

Urmând regulile de mai sus, puteți scrie formulele lui Heworth pentru formele de cetoză furanoză și piranoză, de exemplu pentru fructoză:

Întrebarea 12. Sub ce forme (deschise sau ciclice) se găsesc predominant monozaharidele în stare solidă și în soluție?

Răspuns.În stare solidă, monozaharidele sunt în formă ciclică (în principal piranoză). În soluții, se stabilește un echilibru între forma deschisă și două perechi de anomeri ciclici (echilibru ciclo-oxo-tautomer sau tautomerie ciclo-lanț). Diferitele forme de molecule aflate în această stare de echilibru se numesc tautomeri. În amestecurile de tautomeri predomină formele de piranoză. Formele deschise și inelele de furanoză sunt prezente în cantități mici. Predominanța a- sau b-anomerului depinde de natura monozei, solventului, concentrației și a altor condiții externe.

Formele tautomerice de carbohidrați se pot transforma unele în altele, ceea ce duce la completarea cantității de una sau alta formă pe măsură ce este consumată într-un anumit proces. Echilibrul dintre toate formele este astfel dinamic. Astfel, dacă orice anomer de glucoză este dizolvat în apă, acesta este transformat treptat într-un alt anomer până când se formează un amestec de echilibru al celor doi anomeri, care conține, de asemenea, o cantitate foarte mică din forma deschisă. Această tranziție este însoțită de o modificare a rotației optice a soluției, deoarece Fiecare tautomer este caracterizat de propriul unghi de rotație al planului de polarizare a luminii polarizate în plan. Acest fenomen se numește mutarotație monozaharide.

Întrebarea 13. Scrieți formele a-furanoză și b-piranoză ale L-arabinozei. Desenați anomerii lor ca proiecții Fischer.

Răspuns. D-arabinoza trebuie luată ca compus inițial. Scriem formula sa și construim formula enantiomerului său (vezi întrebarea 6).

L-arabinoză – aldopentoză. Forma sa de furanoză se formează prin interacțiunea grupării aldehide cu hidroxilul celui de-al patrulea atom de carbon; iar forma de piranoză se datorează interacțiunii grupării aldehide cu hidroxilul celui de-al cincilea atom de carbon. În timpul ciclizării, hidrogenul grupării hidroxil (C 5 sau C 4) se atașează de oxigenul grupării aldehide datorită clivajului legăturii C–O p, formând hemiacetal sau glicozidic, hidroxil(încadrat). Oxigenul grupării hidroxil la atomul C4 sau C5, după îndepărtarea hidrogenului din acesta, se combină cu carbonul grupării aldehide la atomul C1. Apare o punte de oxigen, care leagă atomii C 1 – C 4 și închide un inel cu cinci membri, sau C 1 – C 5 și închide un inel cu șase atomi.

O O N N N OH

C – H 1 C – N C C

HO H H 2 OH H OH H OH

H OH HO 3 H HO H HO H

NU NU 4 NU NU N

CH2OH5CH2OH CH2OH CH2OH

D-arabinoză L-arabinoză a-L-arabinofuranoză b-L-arabinofuranoză

O O N N N OH

C – H 1 C – N C C

HO H H 2 OH H OH H OH

H OH HO 3 H HO H HO H

NU DAR 4 N DAR N DAR N

CH 2 OH 5 CH 2 OH O CH 2 O CH 2

D-arabinoză L-arabinoză a-L-arabinopiranoză b-L-arabinopiranoză

În forma hemiacetală, primul atom de carbon a devenit asimetric. Ca urmare, atunci când ciclul este închis, dintr-o formă de aldehidă deschisă (forma oxo) se obțin două forme ciclice hemiacetale, care diferă una de cealaltă prin poziția hidroxilului hemiacetal.

O formă ciclică în care hemiacetalul hidroxil este situat pe aceeași parte (în poziția cis) cu hidroxilul determinând configurația (aparținând lui D - sau seria L) monos, numită a-form. Forma ciclică în care hemiacetalul hidroxil este în trans cu hidroxilul care determină configurația se numește forma b. Formele a și b sunt diastereomeri numiti anomeri.

Întrebarea 14. Ce compuși se obțin atunci când D-glucoza și D-fructoza sunt reduse?

Răspuns. Când monozaharidele sunt reduse, se formează alcooli polihidroxici (polioli) numiți alditoli. Reducerea se realizează de obicei cu hidrogen în prezența catalizatorilor metalici (paladiu, nichel) sau borohidrură de sodiu. Se adaugă hidrogen la locul de scindare a dublei legături carbon-oxigen a grupării carbonil. La reducerea aldozelor, se obține un singur produs (poliol), de exemplu, la reducerea D-glucozei, se formează alcoolul hexahidric D-glucit (L-sorbitol):

D-glucitul, ca și D-glucoza, este un compus optic activ, deoarece molecula sa contine 4 atomi de carbon asimetrici (2, 3, 4, 5) si nu exista elemente de simetrie.

Reducerea glucozei la sorbitol este primul pas în sinteza chimică a acidului ascorbic. Sorbitolul este oxidat microbiologic folosind microorganismul Acetobacter suboxidans; L-sorboza rezultată este transformată în acid ascorbic în mai multe etape.

La reducerea cetozei se obține un amestec de doi polioli, deoarece atomul de carbon care făcea parte din grupa ceto, după reducere, devine asimetric și pentru acesta este posibilă o dublă aranjare a grupului OH și a atomului de hidrogen în spațiu (atât în stânga cât și în dreapta lanțului de carbon). De exemplu, pentru D-fructoză avem:

D-glucitul și D-manitolul au activitate optică.

Alcoolii polihidric obținuți prin reducerea monozaharidelor sunt substanțe cristaline care sunt foarte solubile în apă; au un gust dulce și pot fi folosite ca înlocuitori de zahăr pentru diabet (xilitol, sorbitol).

Întrebarea 15. La reducerea ce aldohexoze se formează alcooli hexahidroxici optic inactivi?

Răspuns. Când D-galactoza și D-alloza sunt reduse, se obțin alcoolii hexahidric dulcit și, respectiv, alită. Moleculele acestor alcooli au un plan de simetrie care trece între al treilea și al patrulea atom de carbon; prin urmare, acești polioli nu au activitate optică.

Întrebarea 16. Ce compuși pot fi produși prin oxidarea L-galactozei? Acești compuși vor fi activi optic?

Răspuns. Reacțiile de oxidare sunt utilizate în teste biochimice (de exemplu, teste de sânge și urină pentru zahăr). Compoziția și structura produșilor de oxidare ai monozaharidelor depind de natura monozaharidei și de condițiile de oxidare (în primul rând de puterea agentului de oxidare). Aldozele se oxidează mai ușor prin cetoză.

Sub influența agenților de oxidare ușoară (soluție de amoniac de oxid de argint, hidroxid de cupru, apă brom), aldozele sunt transformate în acizi aldonici (gruparea aldehidă este oxidată într-o grupare carbonil acidă).

A) reacția „oglindă de argint” (reacția Tollens):

Un semn extern al reacției care are loc este formarea unui strat de argint metalic pe pereții eprubetei.

B) reacția cu hidroxid de cupru (II):

Un semn extern al reacției este transformarea unui precipitat albastru de hidroxid de cupru (II) într-un precipitat roșu de oxid de cupru (I).

C) oxidare cu apă de brom (un semn extern al reacției este decolorarea soluției de brom):

Cu ajutorul unui agent oxidant puternic - acid azotic diluat - grupele terminale de aldoze (aldehidă și alcool primar) sunt oxidate simultan în grupări carboxil, formând acizi aldaric (zahăr), de exemplu:

Această reacție poate fi folosită pentru a detecta galactoza deoarece acidul de mucus este greu de dizolvat în apă. Trebuie acordată atenție faptului că, deși molecula de acid mucus conține patru atomi de carbon asimetrici (2, 3, 4, 5), nu prezintă activitate optică, deoarece are un plan de simetrie.

În organism, cu participarea enzimelor, grupul alcoolic primar poate fi oxidat, în timp ce gruparea aldehidă, ca urmare, rămâne neoxidată. Produșii unor astfel de reacții se numesc acizi uronici:

În organism, acizii uronici îndeplinesc o funcție foarte importantă: formează glicozide solubile în apă cu medicamentele și produșii lor de transformare (metaboliți), substanțe toxice și le elimină din organism cu urină, de unde și denumirea de acizi uronici (latină urina - urină) . Acizii D-glucuronic și L-iduronic și derivații lor sunt elemente structurale ale diferitelor polizaharide (substanțe pectice, heparină, acid hialuronic, condroitina, heparină etc.). În timpul metabolismului acizilor uronici, acidul ascorbic este sintetizat (nu este sintetizat la om).

Întrebarea 17. Ce compuși pot fi produși prin oxidarea D-fructozei? Acești compuși vor fi activi optic?

Răspuns. Oxidarea cetozelor are loc sub influența agenților oxidanți puternici și este însoțită de distrugerea scheletului de carbon. Scindarea legăturilor poate avea loc în două moduri: între primul și al doilea, precum și al doilea și al treilea atom de carbon. În acest caz, toți atomii de carbon terminali sunt oxidați pentru a forma grupări carboxil.

Astfel, oxidarea D-fructozei produce patru produși de reacție. Când legătura dintre primul și al doilea atom de carbon este ruptă, se formează acizii formic și D-arabinaric. Când legătura dintre al doilea și al treilea atom de carbon este ruptă, se formează acizii oxalic și mezotartric.

Monozaharidele formează, de asemenea, acetali (cetali), care se numesc glicozide:

Glicozidele nu sunt numite numai acetali de carbohidrați formați prin interacțiunea cu alcoolii. Glicozidele includ produse formate prin interacțiunea hemiacetal hidroxil cu alți compuși. Legătura formată de hidroxil hemiacetal se mai numește și legătură glicozidică.

Glicozidele pot fi clasificate în funcție de atomul legat al gliconului de partea de zahăr a glicozidei: C-glicozide, O-glicozide, N-glicozide, S-glicozide.

În funcție de mărimea ciclului, glicozidele sunt împărțite în piranozide și furanozide.

Partea non-carbohidrată a glicozidei se numește aglicon (poate fi tradusă ca „fără zahăr”). În exemplul dat, aceasta este gruparea metoxi - reziduul de alcool metilic (în cursive). Denumirile glicozidelor se construiesc astfel: aglicon + glicozid. Terminația carbohidrată -ose se schimbă în -ozidă. La începutul numelui este indicat atomul prin care agliconul este atașat la fragmentul de carbohidrat.

Un exemplu de C-glicozidă este pseudouridina, iar un exemplu de S-glicozidă este sinigrina, găsită în muștar. Nucleozide - N-glicozide ale ribozei și dezoxiribozei cu baze nucleice, sunt componente ale nucleotidelor, ADN și ARN.

Întrebarea 19. Cum se formează esterii monozaharidelor?

Răspuns. Esterii pot fi obținuți prin tratarea monozaharidelor cu anhidride acizilor organici. De exemplu, la reacția cu anhidrida acetică, se obțin derivați de acetil ai monozaharidelor.

Esterii se hidrolizează atât în medii acide, cât și în medii alcaline.

De mare importanță sunt esterii acidului fosforic - fosfații conținuți în toate organismele vegetale și animale. Aceștia includ în primul rând D-glucoză fosfați: D-glucoză 1-fosfat este obținut prin hidroliza glicogenului folosind enzima fosforilază; Glucoza 6-fosfat se formează în prima etapă a glicolizei (catabolismul glucozei în organism).

D-riboză și 2-deoxi-D-riboză fosfați servesc ca elemente structurale ale acizilor nucleici și ale unui număr de coenzime.

Esterii acidului sulfuric - sulfații - fac parte din polizaharidele țesutului conjunctiv.

Întrebarea 20. Scrieți formula structurală a unei dizaharide formate din două resturi de b-D-galactoză legate printr-o legătură 1,4-glicozidică. Scrieți formula de structură a produsului reacției acestei dizaharide cu alcoolul metilic în prezența acidului clorhidric. Pot acești compuși să participe la reacția „oglindă de argint”? Scrieți ecuațiile pentru reacțiile necesare.

Răspuns. Moleculele de b-D-galactoză pot forma legături între ele implicând primul și al patrulea atom de carbon:

Asteriscul indică hidroxilul glicozidic, care poate fi înlocuit cu gruparea –OCH 3 atunci când reacţionează cu metanol:

Datorită prezenței hidroxilului glicozidic, dizaharida poate fi transformată într-o formă liniară cu o grupare aldehidă în soluție apoasă, deci dă reacția în oglindă de argint (ecuația este dată într-o formă simplificată):

C 12 H 22 O 11 + Ag 2 O C 12 H 22 O 12 + 2Ag¯

Eterul monometil al dizaharidei b-D-galactozei nu conține un hidroxil glicozidic, nu poate exista într-o formă liniară și nu suferă o reacție în oglindă de argint.

Întrebarea 21. Care este structura moleculei de zaharoză?

Răspuns.În timpul hidrolizei, molecula de zaharoză este împărțită într-o moleculă de α-D-glucopiranoză și o moleculă de β-D-fructofuranoză, deci este o dizaharidă, de exemplu. constă din două resturi de molecule de monozaharide:

Aceste reziduuri sunt legate printr-o legătură glicozidică între grupările hidroxil de la atomii de carbon anomerici (primul atom de α-D-glucopiranoză și al doilea atom de β-D-fructofuranoză).

În molecula de zaharoză nu există grupări OH libere la primul atom de carbon din restul de α-D-glucoză și la al 2-lea atom de carbon din restul de β-D-fructoză (hemiacetal sau hidroxil hidroxil). Prin urmare, molecula de zaharoză nu poate intra într-o formă deschisă (aldehidă) și nu poate da o reacție în oglindă de argint și nici nu poate fi oxidată de hidroxid de cupru, adică. este un carbohidrat care nu reduce argintul și cuprul.

Sursele de zaharoză sunt: trestia de zahăr, sfecla de zahăr, sucuri de plante și fructe.

Întrebarea 22. Este zaharoza cea mai dulce substanță?

Răspuns. Este gustul dulce al carbohidraților care ne face viața mai strălucitoare și mai gustoasă. Cu toate acestea, cea mai dulce substanță nu este zaharoza și nici măcar carbohidrații. Un carbohidrat mai dulce decât zaharoza este fructoza. Dacă luăm dulceața relativă a zaharozei ca fiind 100, atunci dulceața fructozei va fi 173, glucoza 74, maltoza și galactoza 32 și lactoza doar 16.

Cu toate acestea, monozaharidele pot fi lipsite de gust și chiar amare, iar substanțele non-carbohidrate pot avea un gust dulce. De exemplu, beriliul și compușii de plumb pot fi dulci. Acetatul de plumb este numit zahăr de plumb, deși utilizarea lui ca zahăr nu este deloc recomandată din cauza toxicității ridicate a compușilor de plumb.

De asemenea, multe substanțe organice care nu au nimic de-a face cu zaharurile au un gust dulce, de exemplu zaharina, a cărei dulceață este de aproximativ 500 de ori mai mare decât dulceața zaharozei. 4-Etoxifenilureea (dulcina) este de 200 de ori mai dulce decât zaharoza și a fost folosită ca îndulcitor până s-a descoperit că este dăunătoare pentru organism.

Acesulfamul și aspartamul (esterul metilic al dipeptidei L-aspartil-L-fenilalaninei) sunt de 200 de ori mai dulci decât zaharoza. Esterul metilfenilic al acidului L-aspartilaminomalonic este de 33.000 de ori mai dulce decât zaharoza, iar acidul sucronic este de 200.000 de ori mai dulce.

Unele proteine au un gust dulce surprinzător de puternic. De exemplu, proteina monelina din planta tropicală Dioscoreophyllum cumminsii este de 3000 de ori mai dulce decât zaharoza, proteina taumatina din planta tropicală Thaumacoccus daniellii este de 750-1000 de ori mai dulce decât zahărul, iar complexul său cu ioni de aluminiu - talin - este deja de 35000 de ori. mai dulce decât zaharoza. Proteina miraculină din Synsepalum dulcificum nu are gust dulce, dar este capabilă să schimbe gustul alimentelor acre în dulce.

Întrebarea 23. Care oligozaharide sunt cele mai comune în natură?

Răspuns. Zaharoza (zahărul din trestie de zahăr, zahărul din sfeclă) este extrem de comună în plante. Dizaharidă nereducătoare.

Maltoza (zahărul de malț) constă din două resturi de a-D-glucopiranoză legate printr-o legătură a-1,4-glicozidică. Maltoza se formează prin hidroliza amidonului sub acţiunea enzimei amilaze; Dacă mesteci o perioadă lungă de timp pâinea, poți simți gustul dulceag al maltozei, care se formează din amidonul pâinii sub acțiunea amilazei salivare. Reducerea dizaharidelor.

Celobioza constă din două resturi de b-D-glucopiranoză legate printr-o legătură b-1,4-glicozidică. Este o unitate structurală de fibre (celuloză). Se găsește liber în seva unor copaci. Reducerea dizaharidelor.

Lactoza (zahărul din lapte) constă din reziduuri de b-D-galactopiranoză și a-D-glucopiranoză legate printr-o legătură b-1,4-glicozidică. Lactoza se găsește numai în laptele de mamifere și este o dizaharidă reducătoare.

În organism, lactoza este hidrolizată de enzima lactază. Dacă există o producție insuficientă de lactază, apare deficit de lactază și se observă incapacitatea de a digera lactoza. Prin urmare, atunci când laptele este consumat de persoanele cu deficit de lactază, lactoza nu este digerată, ci începe să fie fermentată de microflora intestinală cu diverse consecințe neplăcute (flatulență, diaree). La majoritatea oamenilor și a mamiferelor, gena lactază se oprește pe măsură ce îmbătrânesc. Acest lucru se explică prin faptul că mamiferele consumă lapte doar în copilărie, iar mai târziu nu are rost să risipești energie și aminoacizi în sinteza lactază. Cu toate acestea, ca urmare a unei mutații a uneia dintre genele reglatoare, al cărei produs a oprit gena lactază, această enzimă (lactaza) a început să fie sintetizată de-a lungul vieții. Aproximativ 70% dintre europeni digeră lapte la vârsta adultă, în timp ce în Africa, Oceania și Asia Centrală doar 30% din populație poate produce lactază. Cu toate acestea, popoarele din Africa cu un consum tradițional ridicat de lapte (tutsi, tuaregi etc.) nu au probleme în digerarea lactozei.

Trehaloza (zahărul din ciuperci) constă din două resturi de a-D-glucopiranoză legate prin grupări hidroxil hemiacetal, deci trehaloza este o dizaharidă nereducătoare.

Se găsește în ciuperci și în unele plante. În drojdie, conținutul de trehaloză ajunge la 18% pe substanță uscată.

Alte dizaharide precum melibioza, gentibioza, turanoza, primveroza etc. sunt rare.

Trizaharidele sunt rare. Trizaharida rafinoza, formata din galactoza, glucoza si fructoza, se gaseste in sfecla de zahar. Este o trizaharidă nereducătoare. Alte trizaharide (gentianoză, melecitoză, maninotrioză, celotrioză, planteoză) sunt extrem de rare.

Stahioza tetrazaharidă constă din două resturi de galactoză, un reziduu de glucoză și un rest de fructoză. Stahioza se găsește în rădăcinile Stachys, în semințele de lupin, soia și mazăre și este o tetrazaharidă nereducătoare.

Oligozaharidele ciclice - ciclodextrinele (Schardinger dextrines), se formează în timpul hidrolizei amidonului sub acțiunea amilazei din Bacillus macerans. Ele constau din 6-10 resturi de D-glucoză legate prin legături a-1,4-glicozidice. Se știe că ciclodextrinele prezintă proprietăți catalitice, de exemplu, ele sunt capabile să catalizeze hidroliza esterilor fenolici. Ele formează complexe colorate cu iodul, iar moleculele de iod se află în interiorul cavității ciclodextrinei.

Întrebarea 24. Ce carbohidrați se numesc polizaharide?

Răspuns. Polizaharidele sau poliozele sunt carbohidrați cu greutate moleculară mare. Prin natura chimică sunt poliglicozide.

În moleculele de polizaharide, multe reziduuri de monozaharide sunt legate între ele prin legături glicozidice. În acest caz, pentru a se conecta cu restul anterior, noul reziduu furnizează o grupare hidroxil alcool, cel mai adesea la al 4-lea sau al 6-lea atom de carbon. Reziduul anterior furnizează un hidroxil glicozidic (hemiacetal) pentru legarea la restul următor.

În polizaharidele de origine vegetală se realizează în principal legăturile (1®4)- și (1®6). Lanțurile de polizaharide pot fi ramificate sau neramificate (liniare).

Polizaharidele sunt hidrolizate în mediu acid și sunt rezistente la hidroliză în mediu acid. Hidroliza completă duce la formarea monozaharidelor sau a derivaților acestora, hidroliza incompletă duce la un număr de oligozaharide intermediare, inclusiv dizaharide.

Întrebarea 25. Cum diferă homopolizaharidele de heteropolizaharide?

Răspuns. Polizaharidele sunt împărțite în două grupe: homopolizaharide și heteropolizaharide.

Homopolizaharidele constau din reziduuri ale unei monozaharide, de exemplu: amidon, celuloză, glicogen etc.

Amidonul este un amestec de două polizaharide construite din reziduuri de a-D-glucopiranoză: amiloză (10-20%) și amilopectină (80-90%).

Lanțul de amiloză este neramificat și include 200-1000 de resturi de glucoză (greutate moleculară 160.000).

Moleculele de amiloză sunt înfășurate într-o spirală, în canalul intern al căruia pot intra molecule de dimensiune adecvată (de exemplu, iod), formând complecși numiti compuși de incluziune. Complexul de amiloză cu iod are o culoare albastră. Acesta este utilizat ca reacție calitativă la amidon (testul cu iod amidon).

Amilopectina, spre deosebire de amiloză, este o spirală ramificată. În lanțul său principal, resturile de α-D-glucopiranoză sunt legate prin legături α(1®4)-glicozidice, iar în punctele de ramificare - prin legături α(1®6)-glicozidice. Între punctele de ramificare există 20-25 reziduuri de α-D-glucopiranoză. Greutatea moleculară a amilopectinei ajunge la câteva milioane.

Amidonul este o substanță amorfă albă. Nu se dizolvă în apă rece; în apa fierbinte se umflă și se dizolvă parțial.

Amidonul se formează în plante în timpul fotosintezei și este depus în tuberculi, rădăcini și semințe. În tractul digestiv, sub acțiunea enzimelor, amidonul este hidrolizat; produsul final al hidrolizei este α-D-glucoza.

Glicogenul este un analog structural și funcțional al amidonului vegetal, găsit în organismele animale. În structura sa, glicogenul este similar cu amilopectina, dar are o ramificare a lanțului și mai mare. Între punctele de ramificație există de obicei 10-12 unități de glucoză, uneori chiar 6. Greutatea moleculară a glicogenului este foarte mare (până la 100 de milioane). În organism, glicogenul acționează ca un carbohidrat de rezervă. La momentul potrivit, glucoza este desprinsă din ea în cantitățile necesare și fondul energetic al organismului este completat. La plante, amilopectina joacă rolul unei polizaharide de rezervă.

Celuloza sau fibra este cea mai comună polizaharidă din plante. Acționează ca material suport pentru plante. Bumbacul conține aproape 100% celuloză, lemn - 50-70%.

Celuloza este construită din reziduuri de β-D-glucopiranoză, care sunt legate între ele prin legături β(1®4)-glicozidice. Lanțul nu are ramuri, conține 2500-12000 reziduuri de β-D-glucoză (greutate moleculară 0,4-2 milioane).

Structura liniară a celulozei este menținută și de legăturile de hidrogen formate în lanțurile de carbohidrați și între lanțurile individuale. Celuloza nu este descompusă de enzime din tractul gastrointestinal uman și nu poate fi un nutrient, dar este necesară pentru alimentația normală, deoarece. ajută la reglarea funcției tractului gastrointestinal, stimulează peristaltismul intestinului gros.

Substanțele pectinice se găsesc în fructe și legume. În prezența acizilor organici, aceștia formează jeleu, care este utilizat în industria alimentară. Moleculele de substanțe pectinice includ acid pectic - acid poligalacturonic, constând din resturi de acid D-galacturonic legate printr-o legătură a-(1®4)-glicozidică.

Unele substanțe pectinice au efect antiulcer și stau la baza unui număr de medicamente, de exemplu, plantaglucid din pătlagină.

Heteropolizaharidele constau din reziduuri ale diferitelor monozaharide. Heteropolizaharidele din organism sunt asociate cu proteine și formează complexe supramoleculare complexe. Exemple de heteropolizaharide includ acidul hialuronic și heparina.

Acidul hialuronic constă din acid D-glucuronic și reziduuri de N-acetil-D-glucozamină legate β-(1®3)-
legatura glicozidica.

Acidul hialuronic are o greutate moleculară mare și vâscozitate ridicată și asigură impermeabilitatea țesutului conjunctiv la microorganismele patogene. Acidul hialuronic nu se găsește de obicei în formă liberă, ci în asociere cu lanțuri polipeptidice. Biopolimerii amestecați formează baza celulelor și fluidelor organismelor animale.

Moleculele polimerice ale heparinei includ reziduuri de D-glucozamină și doi acizi uronici - D-glucuronic și L-iduronic. Cantitativ predomină acidul L-iduronic. Gruparea amino a majorității resturilor de glucozamină este sulfatată (conține o grupare SO 3 H ), iar în unele dintre ele este acetilată ( legată de o grupare CH 3 CO ). În plus, grupările S03H se găsesc la un număr de resturi de acid L-iduric. Heparina și derivatul său - sulfatul de heparitin - se leagă de proteine din organism, heparina previne coagularea sângelui, sulfatul de heparitin face parte din pereții vaselor de sânge.

Funcțiile carbohidraților sunt funcții structurale și de susținere (celuloza este principala componentă structurală a pereților celulelor vegetale, chitina în ciuperci, chitina oferă rigiditate exoscheletului artropodelor); – rol protector (la plante: spini, spini etc., format din pereții celulari ai celulelor moarte; – funcție energetică (oxidarea a 1 g de glucide eliberează 4,1 kcal de energie); – funcție plastică (parte a moleculelor complexe, pt. de exemplu, riboza și deoxiriboza sunt implicate în construcția ATP, ADN și ARN); – funcția de stocare (de depozitare nutrienți: glicogen la animale, amidon și inulină la plante); – funcție osmotică (participă la reglarea presiunii osmotice în organism). , inclusiv în sânge); – funcția receptorului (parte a părții perceptive a multor receptori celulari).

Stereoizomerie monos Stereoizomerii carbohidraților care diferă în configurația unuia sau mai multor atomi de carbon asimetrici se numesc diastereomeri. Epimerii și enantiomerii sunt cazuri speciale de diastereomeri. Diastereomerii care sunt legați între ei, așa cum este un obiect cu imaginea în oglindă, se numesc enantiomeri. Enantiomerii au aceleași proprietăți fizice și chimice și diferă prin proprietăți optice și activitate biologică. Dacă diastereomerii diferă în configurația unui singur atom de carbon asimetric, atunci se numesc epimeri. Dacă configurația celui de-al doilea atom de carbon diferă, atunci astfel de diastereomeri sunt numiți pur și simplu epimeri; dacă există alți atomi de carbon, atunci numărul acestui atom este adăugat la nume.

Proprietățile chimice ale monozelor Glucidele sunt compuși heterofuncționali și pot exista atât sub formă deschisă, cât și ciclică. Toate reacțiile chimice în care intră pot fi împărțite în trei grupe: reacții care implică gruparea carbonil (reducere, oxidare); reacții care implică grupări hidroxil (formarea de eteri și esteri); reacții care implică hemiacetal hidroxil (producerea de glicozide).

Reducerea monosacului Când gruparea carbonil a monosacului este redusă, se formează polioli (alcooli polihidroxilici). Acestea sunt substanțe cristaline, ușor solubile în apă și au adesea un gust dulce, așa că unele sunt folosite ca înlocuitori ai zahărului (xilitol, sorbitol). Cetozele (spre deosebire de aldoze) dau 2 polioli, deoarece atomul de carbon al grupării ceto, la reducere, se transformă într-unul asimetric, ceea ce duce la existența unui alt poliol izomer la al doilea atom de carbon. Reducerea glucozei la sorbitol este una dintre etapele sintezei industriale a acidului ascorbic.

Oxidarea monozelor Aldozele se oxidează mai ușor decât cetozele. Când interacționează cu agenți oxidanți slabi (hidroxid de cupru (II), soluție de amoniac de hidroxid de argint), gruparea aldehidă este oxidată la o grupare carboxil. Acizii –onici rezultați (gluconic, manonic etc.) Interacțiunea aldozelor cu agenți oxidanți mai puternici (acid azotic diluat) conduce la oxidarea grupărilor aldehide și alcool primar. Se formează acizi dicarboxilici aroici. Cu participarea enzimelor, oxidarea poate avea loc de-a lungul grupului de alcool primar fără a afecta gruparea aldehidă. În acest caz, se obțin acizii uronici.

Oxidarea cetozelor are loc sub influența agenților oxidanți puternici și este însoțită de distrugerea scheletului de carbon. Scindarea legăturilor poate avea loc în două moduri: între primul și al doilea, precum și al doilea și al treilea atom de carbon. În acest caz, toți atomii de carbon terminali sunt oxidați pentru a forma grupări carboxil. Oxidarea fructozei D produce patru produși de reacție. Când legătura dintre primul și al doilea atom de carbon este ruptă, se formează acizii formic și D arabinaric. Când legătura dintre al doilea și al treilea atom de carbon este ruptă, se formează acizii oxalic și mezotartric: Faptul că nu numai aldozele, ci și cetozele dau o reacție „oglindă de argint” (cu un agent oxidant slab - o soluție de amoniac de hidroxid de argint ) se explică prin faptul că reacția are loc într-un mediu alcalin în care sunt posibile transformări tautomerice ale cetozelor în aldoze epimerice. Aldozele rezultate acționează ca un agent reducător puternic.

Formarea eterilor Eteri se obțin prin reacția grupărilor hidroxil ale monozaharidelor cu halogenuri de alchil. În același timp, ambele grupări hidroxi hemiacetale și alcoolice reacționează. Gruparea hemiacetală –OH este mai reactivă, astfel încât formarea unui eter la acest grup are loc mai rapid. Monoesterii rezultați se numesc glicozide (piranozide și furanozide). Eteri formați din grupări hidroxil alcoolice nu sunt hidrolizați, iar legătura glicozidică este ușor hidrolizată într-un mediu alcalin. Soluțiile de glicozide nu mutarotează.

Clasificarea glicozidelor Glicozidele sunt numite nu numai acetali de carbohidrați formați prin interacțiunea cu alcooli, ci și produse formate prin interacțiunea hemiacetal hidroxil cu alți compuși. Legătura formată de hidroxil hemiacetal se mai numește și legătură glicozidică. În funcție de mărimea ciclului, glicozidele sunt împărțite în piranozide și furanozide. Partea non-carbohidrată a glicozidei se numește aglicon („fără zahăr”). Glicozidele pot fi clasificate în funcție de atomul legat al gliconului de partea de zahăr a glicozidei: glicozide C, glicozide O, glicozide N, glicozide S.

Formarea esterilor Esterii pot fi obținuți prin reacția monozaharidelor cu anhidridele acizilor organici. De exemplu, la reacția cu anhidrida acetică, se obțin derivați de acetil ai monozaharidelor. Esterii se hidrolizează atât în medii acide, cât și în medii alcaline. De mare importanță sunt esterii acidului fosforic - fosfații conținuți în toate organismele vegetale și animale. Acestea includ în primul rând D glucoză fosfați: 1 D glucoză fosfat este obținut prin hidroliza glicogenului folosind enzima fosforilază; 6 glucoză fosfat se formează în prima etapă a glicolizei (catabolismul glucozei în organism). Fosfații D riboza și 2 deoxi D riboza servesc ca elemente structurale ale ADN-ului, ARN-ului, ATP și a unui număr de coenzime.

Dizaharidele (biozele) sunt produsul de condensare a două molecule de monozaharide legate printr-o legătură O glicozidică. Dacă ambii hidroxili hemiacetali iau parte la reacția de condensare și cele două resturi de monozaharide sunt conectate printr-o legătură glicozidă-glicozidă, se formează o dizaharidă nereducătoare. O astfel de dizaharidă nu conține un hidroxil glicozidic, nu se poate transforma într-o formă deschisă de aldehidă și, prin urmare, nu reduce oxizii metalici (nu reacționează cu hidroxidul de cupru sau reacția „oglindă de argint”). Dacă un hemiacetal și un hidroxil alcool iau parte la reacția de condensare și două resturi monosil sunt legate printr-o legătură glicozidă-glicoză, se formează o dizaharidă reducătoare. Această dizaharidă conține un hidroxil glicozidic, datorită căruia se poate transforma într-o formă deschisă de aldehidă și poate acționa ca agent reducător.

Oligozaharide în natură Zaharoza (zahărul din trestie de zahăr, zahărul din sfeclă) este extrem de comună în plante. Dizaharidă nereducătoare. Maltoza (zahărul de malț) constă din două reziduuri D glucopiranoză legate printr-o legătură glicozidică 1, 4. Maltoza se formează prin hidroliza amidonului sub acţiunea enzimei amilaze; Dacă mesteci o perioadă lungă de timp pâinea, poți simți gustul dulceag al maltozei, care se formează din amidonul pâinii sub acțiunea amilazei salivare. Reducerea dizaharidelor. Celobioza constă din două resturi de glucopiranoză D legate printr-o legătură glicozidică 1, 4. Este o unitate structurală de fibre (celuloză). Reducerea dizaharidelor. Lactoza (zahărul din lapte) constă din reziduuri D galactopiranoză și D glucopiranoză legate prin legături glicozidice 1, 4. Conținut doar în laptele de mamifere, este o dizaharidă reducătoare. Este hidrolizat în organism prin acțiunea enzimei lactază, în care deficiență există o incapacitate de a digera lactoza. Prin urmare, atunci când laptele este consumat de persoanele cu deficit de lactază, lactoza nu este digerată, ci este fermentată de microflora intestinală cu consecințe neplăcute (flatulență, diaree). Trehaloza (zahărul din ciuperci) constă din două reziduuri D glucopiranoză legate prin grupări hidroxil hemiacetal, făcând trehaloza o dizaharidă nereducătoare. Se găsește în ciuperci și în unele plante. În drojdie, conținutul de trehaloză ajunge la 18% pe substanță uscată. Alte dizaharide precum melibioza, gentibioza, turanoza, primveroza etc. sunt rare. Trizaharidele sunt rare. Trizaharida rafinoza, formata din galactoza, glucoza si fructoza, se gaseste in sfecla de zahar. Este o trizaharidă nereducătoare. Alte trizaharide (gentianoză, melecitoză, maninotrioză, celotrioză, planteoză) sunt extrem de rare. Stahioza tetrazaharidă constă din două resturi de galactoză, un reziduu de glucoză și un rest de fructoză. Stahioza se găsește în semințele de lupin, soia și mazăre, o tetrazaharidă nereducătoare. Oligozaharide ciclice - ciclodextrinele se formează în timpul hidrolizei amidonului sub acțiunea amilazei. Ele constau din resturi de glucoză 6...10 D legate prin legături glicozidice 1, 4. Ciclodextrinele formează complexe colorate cu iodul, iar moleculele de iod se află în interiorul cavității ciclodextrinei.

Polizaharidele sau poliozele sunt carbohidrați cu greutate moleculară mare. Prin natura chimică sunt poliglicozide. În moleculele de polizaharide, multe reziduuri de monozaharide sunt legate între ele prin legături glicozidice. În acest caz, pentru a se conecta cu restul anterior, noul reziduu furnizează o grupare hidroxil alcool, cel mai adesea la 4 sau 6 atomi de carbon. Reziduul anterior furnizează un hidroxil glicozidic (hemiacetal) pentru legarea la restul următor. În polizaharidele de origine vegetală se realizează în principal legăturile (1 4) și (1 6). Lanțurile de polizaharide pot fi ramificate sau neramificate (liniare). Polizaharidele sunt hidrolizate în mediu acid și sunt rezistente la hidroliză în mediu acid. Hidroliza completă duce la formarea monozaharidelor sau a derivaților acestora, hidroliza incompletă duce la un număr de oligozaharide intermediare, inclusiv dizaharide. Homopolizaharidele constau din reziduuri ale unei monozaharide, de exemplu: amidon, celuloză, glicogen etc. Heteropolizaharidele constau din reziduuri ale diferitelor monozaharide. Heteropolizaharidele din organism sunt asociate cu proteine și formează complexe supramoleculare complexe. Exemple de heteropolizaharide includ acidul hialuronic și heparina.

Amidonul este principalul nutrient de depozitare al plantelor. Homopolizaharidele de amidon sunt împărțite în două fracții: amiloză (15-25%) și amilopectina (75-85%). Amiloză (C6H10O5) n. Polizaharidele de amiloză sunt lanțuri drepte sau ușor ramificate care conțin aproximativ 200 de resturi de glucoză. Amiloza are o structură cristalină. Este solubil în apă fierbinte, dar când soluțiile stau, precipită curând. Oferă o culoare albastră cu iod. Hidrolizat cu ușurință de enzime și acizi la maltoză și glucoză. Amilopectină (C6H10O5)n. Moleculele de amilopectină sunt mai complexe decât amiloza. Sunt lanțuri foarte ramificate care conțin aproximativ 4000 de resturi de glucoză și 0,4% acid fosforic. Amilopectina nu se dizolvă în apă fierbinte, dar se umflă puternic și produce o pastă. Iodul devine violet.

Celuloza (fibre) Celuloza sau fibra este cea mai comuna polizaharida vegetala. Acționează ca material suport pentru plante. Bumbacul conține aproape 100% celuloză, lemn - 50... 70%. Celuloza este construită din reziduuri de β D glucopiranoză, care sunt legate între ele prin legături glicozidice β(1 4). Lanțul nu are ramuri, conține 2500-12000 reziduuri de glucoză β D (greutate moleculară 0,4-2 milioane). Lanțul de celuloză are aspectul unui fir, răsucit spiralat în jurul axei sale și ținut în această poziție de legăturile de hidrogen ale hidroxililor reziduurilor de glucoză. Firele individuale sunt conectate prin legături intermoleculare de hidrogen în mănunchiuri care au caracter de fibre. Acest lucru oferă proprietățile mecanice speciale ale celulozei, rezistența și elasticitatea ridicate a celulozei și lipsa de solubilitate în majoritatea solvenților. Datorită prezenței grupărilor hidroxil alcoolice libere, celuloza este capabilă să reacționeze cu alcoolii și acizii pentru a forma esteri. Fibra de acetat este realizată din soluții de acetat de celuloză în acetonă. Fibrele sunt ușor hidrolizate de acizi. Produșii hidrolizei sunt celodextrinele, celobioza și glucoza. Celuloza nu este descompusă de enzimele tractului gastrointestinal uman și nu poate fi un nutrient, dar ajută la reglarea funcției tractului gastrointestinal și stimulează peristaltismul intestinului gros.

Substanțele pectinice se găsesc în fructe și legume; ele se caracterizează prin gelificare în prezența acizilor organici, care este folosit în industria alimentară pentru a face jeleuri și marmelade. Substanțele pectice se bazează pe acid poligalacturonic pectic. Acidul pectic constă din resturi de acid galacturonic D legate printr-o legătură glicozidică (1 4). Unele substanțe pectinice au efect antiulcer și stau la baza unui număr de medicamente, de exemplu, plantaglucid din pătlagină.

Heteropolizaharide Acizii alginici se găsesc în algele brune. Lanțul neramificat este construit din resturi de acizi D manuronic și L guluronic legați prin legături (1 4). Acizii alginici sunt utilizați ca agenți de gelifiere în industria alimentară. Algele marine sunt o sursă de multe polizaharide. De exemplu, agarul, utilizat pe scară largă în studiile biochimice, este o heteropolizaharidă care conține un număr mare de grupări sulfat. Agarul constă dintr-un amestec de agaroză și agaropectină. În lanțul polizaharidic al agarozei, alternează resturile de D galactoză și L lactoză. Polizaharide ale țesutului conjunctiv. Țesutul conjunctiv este distribuit pe tot corpul și determină rezistența și elasticitatea organelor, elasticitatea conexiunilor lor și rezistența la infecții. Polizaharidele din țesutul conjunctiv sunt asociate cu proteine. Cei mai pe deplin studiati sunt sulfatii de condroitină (piele, cartilaj, tendoane), acidul hialuronic (corpul vitros al ochiului, cordonul ombilical, cartilaj, lichid articular), heparina (ficat). Aceste polizaharide au caracteristici structurale comune: lanțurile lor neramificate sunt construite din reziduuri de dizaharide, care includ acizi uronici (D glucuronic, D galacturonic, L iduronic) și N acetilhexozamine (N acetilglucozamină, N acetilgalactozamină). Unele dintre ele conțin reziduuri de acid sulfuric.

Structura unor heteropolizaharide Acidul hialuronic este construit din resturi de dizaharide legate prin legături glicozidice (1 4). Fragmentul dizaharidic constă din acid D glucuronic și reziduuri de N acetil O glucozamină legate printr-o legătură glicozidică (1 3). Acidul hialuronic are o greutate moleculară mare - 2 7 milioane, soluțiile au o vâscozitate ridicată, care este asociată cu funcția sa de barieră, asigurând impermeabilitatea țesutului conjunctiv la microorganismele patogene. Sulfații de condroitină constau din reziduuri dizaharide ale condrozinei N acetilate, conectate prin legături glicozidice (1 4). Compoziția condrozinei include acid D glucuronic și D galactozamină, legate între ele (1 3) printr-o legătură glicozidică. Gruparea sulfat formează o legătură ester cu gruparea hidroxil N acetil O a galactozaminei, situată fie în poziția 4, fie în poziția 6. Greutatea moleculară a sulfaților de condroitină este de 10 000 60 000. Sulfați de condroitin și acidul hialuronic nu se găsesc în formă liberă, dar în formă legată cu lanțuri polipeptidice.

Motivația obiectivului. Monozaharidele se găsesc în toate organismele vii și au o semnificație biologică importantă. Reziduurile de monozaharide fac parte din moleculele de acizi nucleici, glicozide cardiace și coenzime. Unele monozaharide sunt folosite pentru obținerea medicamentelor.Polizaharidele îndeplinesc diverse funcții: energetice (amidon, glicogen), scheletice (sulfați de condroitin, glicoproteine), sunt bioregulatori (heparină), etc. Heteropolizaharidele participă la construcția substanțelor de grup în sânge și țesuturi.

Scopul autoformarii. Este necesar să înțelegem stereoizomeria și transformările tautomerice ale monozaharidelor, proprietățile chimice ale mono-, di- și polizaharidelor.

Planul de studiu al subiectului

1. Clasificarea carbohidraților. Clasificarea monozaharidelor în funcție de numărul de atomi de carbon din lanț și de natura grupării oxo. Exemple

2. Stereoizomeria monozaharidelor. Enantiomeri, determinarea configurației relative. Diastereomeri.

2. Ciclo-oxo-tautomerismul monozaharidelor folosind exemplul glucozei, galactozei, fructozei, ribozei și dezoxiribozei. a- și β-anomeri.

3. Proprietăţile monozaharidelor datorate formei tautomere deschise (forma oxo).

3.1. Reacții de oxidare a monozaharidelor în diferite condiții. Utilizarea reacțiilor de oxidare pentru identificarea monozaharidelor.

3.2. Reacții de reducere a monozaharidelor. Prepararea xilitolului și sorbitolului. Sensul lor.

3.3. Reacția calitativă la fructoză (reacția Selivanov).

4. Reacții ale formelor ciclice ale monozaharidelor.

4.1. Reacții cu hemiacetal hidroxil. Formarea O- și N-glicozidelor, nomenclatura lor. Condiții pentru hidroliza glicozidelor.

4.2. Reacții cu alcool hidroxil.

Reacții ale monozaharidelor ca alcooli polihidroxici (interacțiune cu Cu(OH) 2);

Formarea fosfaților monozaharidici.

5. Reprezentanți individuali ai monozaharidelor și ai derivaților acestora, semnificația lor.

5.1. Pentoze - xiloză, riboză, dezoxiriboză, hexoze - glucoză, manoză, galactoză, fructoză.

5.2. Amino zaharuri – glucozamină, galactozamină.

5.3. Acid ascorbic

6. Structura dizaharidelor Maltoză, celobioză, lactoză, zaharoză. Compoziția lor monozaharidă, tipul de legătură glicozidică.

7. Proprietăţile chimice ale dizaharidelor.

7.1. Reacții de formare a glicozidelor.

7.2. Relația dizaharidelor cu hidroliza. Condiții de hidroliză.

7.3. Semnificația medicală și biologică a dizaharidelor.

8. Structura și proprietățile homopolizaharidelor.

8.1. Structura fracțiilor de amidon (amiloză și amilopectină), glicogen, celuloză. Semnificația lor biologică.

8.2. Hidroliza polizaharidelor, condițiile acesteia.

8.3. Structura primară și secundară a amilozei și celulozei. Dependența proprietăților lor fizice și chimice de structura secundară.

9. Conceptul de heteropolizaharide.

„Manual educațional și metodologic de autopregătire pentru orele de chimie bioorganică” p.-151-157, 165-167.

Întrebări pentru autocontrol Nr. 1, 2, 4, 5 (p. 152-153), 6 (p. 166). Răspundeți în scris la întrebările 6 (p. 153), 5 (p. 166).

Pentru a se pregăti pentru test utilizați întrebările pentru controlul testului nr. 1-6, 9, 11, 13-18, 20, 24, 27, 31-43 (pag. 157-164), 2-7, 11, 12, 15-17, 21, 35, 41, 49 (p. 168-176).

Lecția nr. 7

α-aminoacizi naturali, peptide, proteine.

Structură, proprietăți, rol biologic.

Motivația obiectivului. Aminoacizii joacă un rol important într-un organism viu ca monomeri pentru construirea moleculelor de peptide și proteine. În plus, sunt un material pentru biosinteza multor enzime, hormoni, vitamine, antibiotice și mediatori. Unii aminoacizi sunt utilizați ca medicamente (cisteină, metionină, acid glutamic). Peptidele îndeplinesc o funcție de reglare în organism (hormoni, antibiotice). Proteinele formează baza materială a activității chimice a celulei (enzime, hormoni, proteine structurale, protectoare de transport).

Scopul autoformarii. Este necesar să înțelegem clasificarea și structura celor mai comuni α-aminoacizi, transformările chimice ale α-aminoacizilor in vitroȘi in vivo, principiile structurii peptidelor, organizarea spațială a moleculelor proteice.

Pentru pregătirea lecției, trebuie să folosiți „Manualul de instruire pentru autopregătire pentru orele de chimie bioorganică” p.-176-180.

Planul de studiu al subiectului– întrebările 1-5 (fără 4.4) (p. 176-177).

Întrebări pentru autocontrol Nr. 1-10 (p. 177-178). Răspundeți în scris la întrebările 2, 6, 9 (p. 177-178).

Pentru a se pregăti pentru test folosiți întrebări pentru controlul testului nr. 1 – 54, 56, 57 (p. 181-190).

Carbohidrații sunt împărțiți în simpli (monozaharide) și complecși (polizaharide).

Izomeria optică a monozaharidelor. O trăsătură caracteristică a structurii monozaharidelor este prezența atomilor de carbon asimetrici (adică, având patru substituenți diferiți) în molecule. Atomii de carbon asimetrici reprezintă centrele de chiralitate ale moleculei. O consecință a chiralității unei molecule este fenomenul de izomerie optică, sau enantiomerism, care se exprimă în capacitatea unui compus de a roti planul luminii polarizate în direcții opuse. Un compus cu atomi de carbon asimetrici poate exista sub forma a 2 izomeri. La compușii cu atomi de carbon asimetrici identici, numărul de izomeri optici scade din cauza existenței mezoformelor. Conexiunile meso sunt optic inactive din cauza „compensării interne” a semnului de rotație. Un exemplu de compus mezo este D-xilitolul.

Izomerii optici care sunt legați între ei ca obiect asimetric este de imaginea în oglindă se numesc enantiomeri sau antipozi optici. Enantiomerii diferă unul de celălalt în configurația tuturor centrelor de chiralitate și formează forma D (lat. Dexter - dreapta) și forma L (lat. laevus - stânga) - seria stereochimică de monozaharide. Izomerii care diferă doar în configurația unei părți a centrelor de chiralitate și nu sunt antipozi optici se numesc diastereomeri. O pereche de diastereomeri care diferă în configurația unui singur atom de carbon asimetric se numesc epimeri.De obicei, numărul atomului de carbon epimeric este adăugat la nume; 2-epimerii sunt numiți pur și simplu epimeri. De exemplu, D-alloza și D-altroza sunt epimeri, D-alloza și D-glucoza sunt 3-epimeri, D-alloza și D-guloza sunt 4-epimeri.

Ciclo-oxo-tautomerismul monozaharidelor. În stare solidă și în soluție apoasă, monozaharidele există predominant sub formă de hemiacetali ciclici. Formarea hemiacetalilor poate fi considerată ca o reacție intramoleculară AN, în urma căreia se formează cele mai stabile inele cu șase membri (piranoză) și inele cu cinci membri (furanoză). Astfel, se stabilește un echilibru tautomeric în soluția între forma deschisă (forma oxo) și cea ciclică a monozaharidei, cu forma ciclică predominant semnificativ (mai mult de 99,9% în amestecul de echilibru):

Pentru a descrie structura spațială a compușilor în formă deschisă pe un plan, se folosesc formulele de proiecție ale lui Fisher, iar pentru a descrie structura spațială a compușilor ciclici pe un plan, se folosesc formulele de proiecție ale lui Haworth:

În acest caz, ei sunt ghidați de următoarele reguli: ciclul este descris ca plat; substituenții aflați în forma oxo din dreapta sunt reprezentați sub planul inelului, iar cei din stânga sunt afișați deasupra planului inelului; atomii de hidrogen ai legăturilor C-H pot să nu fie reprezentați.

În forma ciclică, apare un atom de carbon asimetric suplimentar (centru de chiralitate) față de forma deschisă: atomul de C 1 în aldoze sau atomul de C 2 din cetoze, numit atom de carbon anomeric, și o grupare suplimentară –OH numită hemiacetal. hidroxil (indicat cu un asterisc în formula Haworth *). Dacă configurația atomului de carbon anomeric coincide cu configurația atomului care determină dacă compusul aparține seriei stereochimice, se numește a-anomer; dacă nu coincide, se numește b-anomer.

În mod similar, se stabilește echilibrul în soluție între formele piranoză și furanoză. Predominanța a- sau b-anomerului depinde de natura monozei, solventului, concentrației și a altor condiții externe. Echilibrul dintre toate formele este astfel dinamic. Astfel, dacă orice anomer de glucoză este dizolvat în apă, acesta este transformat treptat într-un alt anomer până când se formează un amestec de echilibru al celor doi anomeri, care conține, de asemenea, o cantitate foarte mică din forma deschisă. Această tranziție este însoțită de o modificare a rotației optice a soluției. Acest fenomen se numește mutarotație(anomerizarea) monozaharidelor. Amestecul de echilibru format ca urmare a mutarotației ambelor a- și b-D-glucopiranozelor conține 36% din izomerul a și 64% din forma b. Proporția formei oxo în amestecul de echilibru este mică (la pH 6,9, amestecul de echilibru de D-glucoză conține doar o mică parte din forma aldehidă). Prin urmare, monozele nu dau caracteristica de colorare a aldehidelor în reacție cu acidul fucsulfuric și nu reacţionează cu hidrosulfitul de sodiu. Mutarotația este catalizată de acizi și baze. În stare solidă, monozele se găsesc exclusiv în formă ciclică.

Proprietățile chimice ale monozaharidelor. Din punct de vedere chimic, monozele combină proprietățile alcoolilor polihidroxilici, compușilor carbonilici și hemiacetalilor.

1. Pentru formele ciclice de monoză, reacțiile care implică gruparea hidroxil sunt cele mai caracteristice. Cea mai activă din punct de vedere chimic este gruparea hidroxil hemiacetal.

Eteri se obțin prin reacția grupărilor hidroxil ale monosodicului cu halogenuri de alchil. În același timp, ambele grupări hidroxi hemiacetale și alcoolice reacționează. Gruparea hemiacetală –OH este mai reactivă, prin urmare formarea unui eter în acest grup are loc mai rapid și poate apărea și atunci când monozaharida reacţionează cu alcoolii inferiori în prezenţa acidului clorhidric. Monoesterii rezultați se numesc glicozide (piranozide și furanozide).

Eteri formați din grupări hidroxil alcoolice nu sunt hidrolizați, iar legătura glicozidică este ușor hidrolizată într-un mediu alcalin. Soluțiile de glicozide nu mutarotează.

Etanolul sau moleculele de iodură de metil acţionează ca nucleofili în această reacţie. În mod similar, monozele interacționează cu aminele și derivații acestora pentru a forma N-glicozide.

Glicozidele sunt produșii de condensare ai formelor ciclice de monozaharide cu alcooli și amine pentru a forma o legătură glicozidică. Glicozidele sunt ușor hidrolizate într-un mediu acid. După tipul de O-glicozide, se formează di- și polizaharide, iar după tipul de N-glicozide se formează nucleozide - componentele structurale ale acizilor nucleici. Glicozidele joacă un rol extrem de important în procesele biochimice, în special în procesele de respirație și fotosinteză. Cel mai important dintre glicozide este adenozin trifosfat (ATP), care este un ester al acidului fosforic și al adenozinei, o nucleozidă care este produsul condensării adeninei cu riboză. Grupările fosfat ale ATP acționează ca un fel de depozit de energie; hidroliza lor eliberează energia necesară celulelor pentru contracția musculară.

Când interacționează cu acizii și anhidridele acestora, monozele formează esteri. Astfel, atunci când glucoza reacţionează cu anhidrida acetică, se formează pentaacetilglucoză.

Un exemplu important din punct de vedere biologic al acestui tip de reacție este reacția de fosforilare. Fosfații - esterii monozaharidelor și acidului fosforic se găsesc în toate organismele vegetale și animale și sunt forme active metabolic de monozaharide. Astfel, D-glucoza 1-fosfat se formează în timpul hidrolizei glicogenului (o polizaharidă inerentă organismelor animale); Glucoza 6-fosfat este un produs al catabolismului glucozei din organism; D-riboza și 2-deoxi-D-dezoxiriboza fosfații sunt elemente structurale ale acizilor nucleici.

2. Oxidarea monozaharidelor în medii acide și neutre duce la formarea diverșilor acizi. Numai gruparea carbonil poate suferi oxidare - oxidare „moale”, de exemplu, cu apă cu brom pentru a forma acizi –onici

Oxidarea grupării carbonil și hidroxil primar - oxidare „dură”, de exemplu, cu o soluție de HNO3 la acizi glicaric.

Oxidarea numai a grupului hidroxil primar în condiții blânde (de exemplu, sub acțiunea enzimelor) în timp ce protejează gruparea aldehidă duce la formarea acizilor glicuronici.

Glicuronidele sunt ușor decarboxilate atunci când sunt încălzite, rezultând formarea de monos cu mai puțini atomi de carbon. Acesta este modul în care puteți obține pentoză, D-xiloză, din D-glicuronid.

Oxidarea monozaharidelor într-un mediu alcalin este însoțită de distrugerea scheletului de carbon. Reacțiile de oxidare sunt caracteristice nu numai aldozelor, ci și cetozelor (spre deosebire de cetonele), ceea ce se explică prin fenomenul de epimerizare a monozelor.

Unele dizaharide, numite reducătoare, pot suferi, de asemenea, oxidare. Existând în primul rând sub formă de hemiacetali, ele posedă o grupare aldehidă potențial liberă (sub formă oxo).

3. Monozaharidele suferă o reducere chimică sau biologică.

Reducerea monos, ca orice compus carbonil, duce la conversia grupărilor carbonil în grupări alcool; aceasta produce alcooli polihidroxici numiți alcooli de zahăr sau alditoli.

oxido-reducere intramoleculară

(disproporționare) atomilor de carbon C 1 și C 2.

În timpul acestei regrupări din cauza transferului

proton, efectuat sub influenta

ion hidroxil, apare un intermediar

compus - enediol (o legătură dublă(e)

între două grupări hidroxil (di-ol)).

Transformările enediolului pot duce la formare

reducerea atât a cetozelor cât și a două aldoze.

Astfel, ca urmare a reacției

se formează treptat un amestec de echilibru

izomerii. De exemplu, ca rezultat al epimerizării D-glucozei,

D-manoza este un epimer al glucozei la C2, iar D-fructoza este un izomer structural al glucozei.

Un exemplu de reacție de izomerizare în organism este conversia enzimatică a glucozei-6-fosfatului în fructoză-6-fosfat în timpul glicolizei.

Oligo- și polizaharide. Dizaharidele (biozele) sunt produsul de condensare a două molecule de monozaharide legate printr-o legătură O-glicozidică.

Dizaharidele, ca orice glicozide, sunt hidrolizate într-un mediu acid. Cele mai importante dizaharide din punct de vedere biologic sunt zaharoza, maltoza, lactoza și celobioza.

Lactoza (4-(b-D-galactopiranozid)-D-glucopiranoză) are structura:

Celobioza (4-(b-D-glucopiranozid)-D-glucopiranoza) este principalul element structural al celulozei; se formează în timpul hidrolizei enzimatice a celulozei. Celobioza, ca și lactoza, are o legătură 1,4-b-glicozidică și este o dizaharidă reducătoare, dar spre deosebire de lactoză, la hidroliza completă dă doar D-glucoză:

Zaharoză (a-D-glucopiranozid-b-D-fructofuranozid)

numit zahăr din trestie de zahăr; ea este irecuperabilă

turnarea dizaharidă, găsită în trestie, zahăr

sfeclă, diverse fructe, fructe de pădure și legume.

Denumirea sistematică a zaharozei reflectă configurația

descrierea radio a ambelor glicozide (sufixul „oside” în numele ambelor

monoz) hidroxili (a sau b), și prezența unei legături C 1 –C 2.

Produșii de condensare a mai multor molecule de monozaharide (de la 2 la 12) se numesc oligozaharide; mai multe monozaharide - polizaharide.

Amiloza este un polimer cu structură neramificată (polimer liniar) cu o greutate moleculară de aproximativ 60.000; la încălzire, se dizolvă în apă, formând o soluție coloidală liofilă; reacționează cu iodul pentru a forma un „compus de incluziune” complex albastru.

În timpul hidrolizei enzimatice de către b-amilază, care este secretată de pancreas și care se găsește în salivă, amiloza este descompusă în glucoză și maltoză; hidroliza începe la capătul nereducător al amilozei și se realizează prin eliminarea secvenţială a moleculelor de maltoză.

Amilopectina are o structură ramificată și include, alături de legături a(1®4), legături glicozidice a(1®6). Datorită acestora din urmă, în structură se formează ramuri:

Când se dizolvă în apă, amilopectina se umflă, formând un sistem dispersat legat - un gel. Amilopectina formează un compus roșu-violet cu iod.

Un amestec de amiloză (20-25%) și amilopectină (75-80%) este o polizaharidă de origine naturală - amidonul.

Celuloza este un polimer liniar, ale cărui lanțuri pot conține mai mult de 10.000 de unități:

Celuloza pura este o substanta fibroasa alba, insolubila in apa, eter sau alcool. Această rezistență la solvenți se datorează structurii unice a celulozei.

Baza substanțelor pectinice este

pectic - acid poligalacturonic.

Acidul pectic este format din reziduuri

Înrudit cu acidul D-galacturonic

legătură a(1®4)-glicozidică.

Unele substanțe pectinice au efect antiulcer și stau la baza unui număr de medicamente, de exemplu, plantaglucid din pătlagină.

Heteropolizaharide(din care macromolecule sunt construite din reziduuri a mai mult de un monozaharide) sunt, de asemenea, destul de răspândite în natură.

Cel mai pe deplin studiat sulfați de condroitină(piele, cartilaj, tendoane), acid hialuronic(corpul vitros al ochiului, cordonul ombilical, cartilaj, lichid articular), heparină(ficat). Aceste polizaharide au caracteristici structurale comune: lanțurile lor neramificate sunt construite din reziduuri de dizaharide, care includ acizi uronici (D-glucuronic, D-galacturonic, L-iduronic) și N-acetilhexozamine (N-acetilglucozamină, N-acetilgalactozamină). Unele dintre ele conțin reziduuri de acid sulfuric.

Sulfații de condroitină constau din reziduuri dizaharide ale condrozinei N-acetilate conectate prin legături b(1®4)-glicozidice. Compoziția condrozinei include acid D-glucuronic și D-galactozamină, legate între ele printr-o legătură b(1®3)-glicozidică.

Sulfații de condroitină și acidul hialuronic nu se găsesc în formă liberă, ci în formă legată cu lanțuri polipeptidice.

Secțiuni