Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция № 9,10
Углеводы.
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.
Моносахариды.
Классификация моносахаридов.
альдозы кетозы
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
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.
HCl сухой + Н2О, Н+
+ С2Н5ОН
–Н2О гидролиз
О-гликозид
+
– Н2О
О–гликозид (дисахарид)
+ RNH2
– H2O – агликон
N–гликозид
Неуглеводная часть гликозида называется агликон.
+ 5СН3I +Н2О, Н+
– 5HI –СН3ОН
–D–глюкоза пентаметилглюкоза
Гликозиды легко гидролизуются в кислой среде.
+ 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.
+ Н2 (Pd)
глюкоза сорбит заменители сахара для больных диабетом
+ Н2
ксилоза ксилит
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
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.
(сахароподобные) (полиозы)
(2–10 молекул моносахаридов) (несахароподобные)
дисахариды трисахариды и т.д. гомополисахариды гетеросахариды
С12Н22О11
Олигосахариды.
(О-гликозиды)
Растворяются в воде. Большинство сладкие.
(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).
(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)
(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.
. . . 1 4 . . .
–1–4
В пространстве свернут в виде спирали, дает с иодом синее окрашивание.
. . . 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