Лекция ’ 910 Углеводы
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Лекция № 9,10
Углеводы.
Углеводы – это вещества растительного происхождения, образуются в процессе фотосинтеза.
В природе:
а) фотосинтез (растения):
хСО2 + уН2О + h Сх(Н2О)у + хО2
(солнце)
б) метаболизм (животные и человек):
Сх(Н2О)у + хО2 хСО2 + уН2О + h
Функции углеводов.
- Питательная
- Энергетическая (крахмал, гликоген)
- Структурная (целлюлоза)
Моносахариды.
Классификация моносахаридов.
- В зависимости от расположения карбонильной группы в цепи моносахариды делят на альдозы и кетозы.
альдозы кетозы
- По числу атомов углерода в цепи различают триозы (С3), тетраозы (С4), пентозы (С5 ), гексозы (С6).
Альдопентозы:
рибоза 2-дезоксирибоза ксилоза
Альдогексозы: Кетогексозы:
глюкоза манноза галактоза фруктоза
Физические свойства.
Твердые вещества, хорошо растворимые в Н2О и С2Н5ОН. Большинство сладкие на вкус.
Изомерия.
1.Структурная изомерия, обусловленная различным расположением карбонильной группы в цепи.
С6Н12О6
глюкоза фруктоза
альдоза кетоза
2. Цикло-оксотаутомерия. Это подвижная равновесная изомерия, когда открытая (цепная-, оксо-) форма переходит в циклические самопроизвольно и наоборот.
-D-глюкофураноза -D-глюкопираноза
D-глюкоза
оксоформа
равновесие
-D-глюкофураноза -D-глюкопираноза
- Стереоизомерия. Оптическая (зеркальная) изомерия.
У альдогексоз четыре центра хиральности (С*), поэтому много стереоизомеров. Число стереоизомеров можно вычислить по формуле: N = 2n, где N – число изомеров, n – число хиральных центров. N = 24 = 16. Итак у альдогексоз 16 стереоизомеров, которые отличаются расположением в пространстве заместителей хиральных центров.
Глюкоза
а)
D–глюкоза L–глюкоза
энантиомеры
Изомеры, которые относятся друг к другу как предмет и несовместимое с ним зеркальное изображение называются энантиомерами. Энантиомеры – это зеркальные изомеры, оптические антиподы. Еще их обозначают как D– и L– изомеры. Принадлежность углеводов к D-, L- ряду определяют по конфигурации последнего хирального центра, (у гексоз пятого атома С*, у пентоз четвертого С*), сравнивая с D-глицериновым альдегидом (конфигурационным стандартом).
D–глицериновый альдегид L–глицериновый альдегид
б) кроме энантиомера у D-глюкозы есть еще 14 стереомеров, они называются –диастереомеры. –Диастереомеры, которые отличаются конфигурацией у одного С* называются эпимеры.
глюкоза галактоза глюкоза манноза
эпимеры эпимеры
(–диастереомеры) (–диастереомеры)
в) В циклической форме у моносахаридов появляется еще один хиральный центр – атом углерода карбонильной группы – аномерный центр и еще гидроксил – полуацетальный (гликозидный). Изомеры, которые отличаются расположением полуацетального гидроксила называются -, - аномеры.
–D–глюкоза –D–глюкоза
аномеры
(–диастереомеры)
Мутаротация.
Изменение угла вращения плоскости поляризованного луча свежеприготовленным раствором моносахарида до установления равновесия между всеми формами называется мутаротацией.
Химические свойства.
Моносахаридам характерны свойства многоатомных спиртов и альдегидов, т.к.они содержат карбонильную и гидроксильные группы.
- Образование гликозидов.
HCl сухой + Н2О, Н+
+ С2Н5ОН
–Н2О гидролиз
О-гликозид
+
– Н2О
О–гликозид (дисахарид)
+ RNH2
– H2O – агликон
N–гликозид
Неуглеводная часть гликозида называется агликон.
- Образование простых эфиров.
+ 5СН3I +Н2О, Н+
– 5HI –СН3ОН
–D–глюкоза пентаметилглюкоза
Гликозиды легко гидролизуются в кислой среде.
- Образование сложных эфиров.
+ 5
– 5 СН3СООН
уксусный ангидрид пентаацетилглюкоза
Сложные эфиры легко гидролизуются и в кислой и в щелочной среде.
+ 2
–D–фруктоза 1,6–дифосфат фруктозы
Все процессы метаболизма у растений, животных и человека осуществляются при участии фосфатов.
- Восстановление моносахаридов.
+ Н2 (Pd)
глюкоза сорбит заменители сахара для больных диабетом
+ Н2
ксилоза ксилит
- Окисление моносахаридов.
а) В щелочной среде (качественные реакции на альдегидную группу).
NaOH, to
+ [Ag(NH3)2]OH Ag + продукты окисления глюкозы
реактив Толленса
реакция серебряного зеркала
NaOH, to
+ Cu2+ Cu2O + продукты окисления глюкозы
реактив Фелинга красно-коричневый
осадок
б) в нейтральной среде
глюконовая кислота
Br2 [O] (Са–соль–укрепляющее)
+
в) образование уроновых кислот
[O2] + H2O (H+)
гликозид α-D-глюкуроновая кислота
Галактуроновая кислота входит в состав пектиновых веществ плодов и ягод. Глюкуроновая кислота входит в состав гепарина. Уроновые кислоты служат для выведения с мочой токсичных веществ из организма.
г) Окисление в кислой среде.
[O]HNO3 разб.
глюкоза глюкаровая кислота
- Брожение.
дрожжи 2С2Н5ОН + 2СО2 спиртовое
молочнокислые бактерии 2СН3СНОН–СООН молочнокислое
С6Н12О6 + анаэробные бактерии СН3СН2СН2–СООН + 2СО2 + 2Н2 маслянокислое
+ 3/2 О2 грибы плесени
НООС–СН2–С–СН2–СООН + 2Н2О лимоннокислое
Производные моносахаридов.
Аминосахара.
2–глюкозамин (входит в состав хитина) 2–галактозамин (входит в состав хрящей)
Дезоксисахара.
–2–дезоксирибоза (входит в состав ДНК)
Роль моносахаридов.
Глюкоза. Встречается в соках, плодах, фруктах, входит в состав маннозы, лактозы, сахарозы, крахмала, гликогена, клечатки. Источник энергии для клеточных реакций. Входит в состав крови и тканей.
Фруктоза. В плодах и меде, в сахарозе.
Галактоза. Входит в состав лактозы молока.
Рибоза и д-рибоза. Входит в состав нуклеиновых кислот и нуклеотидов, витамина В2.
Аскорбиновая кислота.
восстановленная форма окисленная форма
Содержится в цитрусовых, шиповнике, черной смородины, овощах, молоке. Участвует в окислительно-восстановительных реакциях организма.
Углеводы. Ди– и полисахариды.
Сложные углеводы
Олигосахариды полисахариды
(сахароподобные) (полиозы)
(2–10 молекул моносахаридов) (несахароподобные)
дисахариды трисахариды и т.д. гомополисахариды гетеросахариды
С12Н22О11
Олигосахариды.
(О-гликозиды)
Растворяются в воде. Большинство сладкие.
- Восстанавливающие дисахариды.
(Содержат свободный гликозидный гидроксил).
Мальтоза.
(солодовый сахар)
мальтаза
крахмал + Н2О мальтоза
+
– Н2О
–D–глюкоза или –D–глюкоза –1–4–гликозидная связь
гликозидный (полуацетальный гидроксил)
оксоформа
Мальтоза взаимодействует с реактивами Толленса и Фелинга (альдегидные реакции).
Лактоза
(молочный сахар)
Содержится в молоке.
–D–галактоза или –D–глюкоза оксоформа
–1–4–гликозидная связь
Так же как и мальтоза дает альдегидные реакции.
Невосстанавливающие дисахариды.
(свободный гликозидный гидроксил отсутствует)
Сахароза
(тростниковый сахар)
Содержится в сахарном тростнике, сахарной свекле, меде, фруктах. Применяется в кондитерской промышленности и медицине.
–D–глюкоза
–1–2–гликозидная связь
–D–фруктоза
Из-за отсутствия свободного гликозидного гидроксила не превращается в оксоформу и поэтому не дает альдегидных реакций.
разбавленная кислота
сахароза + Н2О –D–глюкоза + –D–фруктоза
правое вращение инверсия левое вращение
(+ 66,5) (– 92)
Полисахариды.
(гомополисахариды)
Крахмал.
Состоит из остатков –D–глюкопиранозы. Резервное вещество растений (содержится в клубнях, корнях, семенах). Важное пищевое вещество. Нерастворим в холодной воде, в горячей – набухает. Состоит из двух полисахаридов:
- Амилоза (10 – 20 %), линейное строение, связи 1,4-гликозидная.
. . . 1 4 . . .
–1–4
В пространстве свернут в виде спирали, дает с иодом синее окрашивание.
- Амилопектин, разветвленное строение, связи 1,4-, 1,6–гликозидная.
. . . 1 4 1
–1–4 6 –1–6–гликозидная связь
. . . . . .
Гидролиз крахмала:
Крахмал + Н2О мальтоза + Н2О глюкоза
Гликоген.
(животный крахмал)
Содержится в клетках мышц и печени. Состоит из –D–глюкопиранозы. Строение как у амилопектина, только гликоген более разветвлен. Запасное вещество животных и человека. Расщепляется только в экстремальных ситуациях.
Целлюлоза.
(клечатка)
Содержится в древесине, хлопке, льне, конопле, крапиве. Сырье для бумажной промышленности, изготовления тканей (шелка) и взрывчатых веществ. Клечатка состоит из Состоит из –D–глюкопиранозы.
. . . . . .
–1–4–гликозидная связь
Гидролиз клечатки:
клечатка + Н2О –D–глюкоза
В организме человека, в отличие от жвачных животных, нет фермента, расщепляющего такую связь.
Пектиновые вещества.
Содержится в овощах и фруктах, применяются для изготовления желе и мармелада. Состоят из остатков –D–галактуроновой кислоты.
. . . . . .
–1–4–гликозидная связь
2. Казанский государственный медицинский университет Министерства здравоохранения Российской Федерации
3. Издательство Медицина 2006
4. по теме- Клиникодиагностическая интерпретация лабораторных методов исследования органов пищев
5. Тема- Организация сбытовой деятельности организации на примере предприятия ТД На Немиге КР
6. Підходи до розуміння політичної географії українськими та зарубіжними вченими- О
7. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УКРАШЕНИЯ СПОСОБОМ ГРАВИРОВАНИЯ ЯКУТСКИХ МАСТЕРОВ
8. абсолютного идеализма обоснование с позиций объективного идеализма основных законов и категорий диалект
9. Задание 1 Исследование RC цепи
10. Статистические функции в Excel. Электронная таблица как база данных. Организация разветвлений
11. тематическому анализу для втузов
12. Российская Федерация как социальное государство
13. Концепция бухгалтерской отчетности
14. Лист докум
15. потерянного поколения.
16. Лекция Свет в городской среде Освещаемые объекты На
17. Анализ и диагностика финансово-хозяйственной деятельности предприятии ОАО.html
18. иностранная валюта в которой ЦБ других государств накапливают и хранят резервы для международных расчетов.html
19. вопрос ’11 особенности политическгого и экономического развития новгородской земли.html
20. Дмитрий Донской и Куликовская битва