logo

Większość naturalnych węglowodanów składa się z kilku chemicznie związanych reszt monosacharydowych. Węglowodany zawierające dwie jednostki monosacharydowe to disacharydy, trójjednostkowe to trisacharydy itp. Ogólne określenie oligosacharydy jest często stosowane dla węglowodanów zawierających od trzech do dziesięciu jednostek monosacharydowych. Węglowodany składające się z większej liczby monosacharydów nazywane są polisacharydami.

W disacharydach dwie jednostki monosacharydowe są połączone wiązaniem glikozydowym między anomerycznym atomem węgla jednej jednostki i hydroksylowym atomem tlenu drugiej. Według struktury i właściwości chemicznych disacharydów są podzielone na dwa typy.

W tworzeniu związków pierwszy typ woda jest uwalniana z powodu hemiacetalu hydroksylowego jednej cząsteczki monosacharydu i jednego z alkoholi hydroksylowych drugiej cząsteczki. Te disacharydy obejmują maltozę. Takie disacharydy mają jedną hemiacetalową grupę hydroksylową, dzięki swoim właściwościom są podobne do monosacharydów, w szczególności mogą redukować takie środki utleniające jak tlenki srebra i miedzi (II). Są to redukujące disacharydy.
Związki drugiego typu powstają tak, że woda jest uwalniana dzięki hemiacetalowym grupom hydroksylowym obu monosacharydów. W cukrach tego typu nie ma hemiacetalu hydroksylowego i nazywane są disacharydami nieredukującymi.
Trzy najważniejsze disacharydy to maltoza, laktoza i sacharoza.

Maltoza (cukier słodowy) występuje w słodzie, tj. w porośniętych ziarnach zbóż. Maltozę otrzymuje się przez niekompletną hydrolizę skrobi przez enzymy słodowe. Maltoza jest izolowana w stanie krystalicznym, jest dobrze rozpuszczalna w wodzie, fermentowana przez drożdże.

Maltoza składa się z dwóch jednostek D-glukopiranozy połączonych wiązaniem glikozydowym między węglem C-1 (węgiel anomeryczny) jednej jednostki glukozy i węglem C-4 innej jednostki glukozy. Wiązanie to nazywa się wiązaniem -1,4-glikozydowym. Poniżej przedstawiono wzór Heuorsa
-maltoza jest oznaczona przedrostkiem -, ponieważ grupa OH z anomerycznym węglem jednostki glukozy po prawej stronie jest β-hydroksylem. Maltoza jest cukrem redukującym. Jego grupa hemiacetalowa jest w równowadze z wolną postacią aldehydu i może być utleniona do karboksylowego kwasu multibionowego.

Wzory heuorów maltozy w postaci cyklicznej i aldehydowej

Laktoza (cukier mleczny) zawarta jest w mleku (4–6%), uzyskiwana jest z serwatki po usunięciu skrzepu. Laktoza jest znacznie mniej słodka niż cukier buraczany. Służy do produkcji żywności dla niemowląt i farmaceutyków.

Laktoza składa się z reszt cząsteczek D-glukozy i D-galaktozy i jest
4- (-D-galaktopiranozylo) -D-glukoza, tj. nie ma wiązania -, i - glikozydowego.
W stanie krystalicznym formy u laktozy są izolowane, obie należą do cukrów redukujących.

Formuła laktozy Heuors (-form)

Sacharoza (cukier stołowy, buraczany lub trzcinowy) jest najczęstszym disacharydem w świecie biologicznym. W sacharozie węgiel C-1 D-glukoza jest łączony z węglem
C-2 D-fruktoza przez wiązanie -1,2-glikozydowe. Glukoza występuje w sześcioczłonowej (piranozowej) postaci cyklicznej, a fruktoza w pięcioczłonowej (furanozie) postaci cyklicznej. Nazwa chemiczna sacharozy to -D-glukopiranozylo-β-D-fruktofuranozyd. Ponieważ zarówno anomeryczny węgiel (zarówno glukoza, jak i fruktoza) biorą udział w tworzeniu wiązania glikozydowego, glukoza jest nieredukującym disacharydem. Substancje tego typu są zdolne jedynie do tworzenia eterów i estrów, jak wszystkie alkohole wielowodorotlenowe. Sacharoza i inne nieredukujące disacharydy hydrolizują szczególnie łatwo.

Heuors formuła sacharozy

Zadanie Podaj wzór Heuorsa dla liczby α-disacharydu, w której dwie jednostki
Wiązanie 1,6-glikozydowe związane z D-glukopiranozą.
Decyzja. Narysuj wzór strukturalny połączenia D-glukopiranozy. Następnie połącz anomeryczny węgiel tego monosacharydu przez mostek tlenowy z węglem C-6 drugiego ogniwa
D-glukopiranoza (wiązanie glikozydowe). Powstała cząsteczka będzie w postaci - lub - w zależności od orientacji grupy OH na redukującym końcu cząsteczki disacharydu. Pokazany poniżej disacharyd jest formą:

ĆWICZENIA.

1. Jakie węglowodany są nazywane disacharydami, a które oligosacharydami?

2. Podaj wzory heuorów redukującego i nieredukującego disacharydu.

3. Wymień monosacharydy, z których składają się disacharydy:

a) maltoza; b) laktoza; c) sacharoza.

4. Skomponuj wzór strukturalny trisacharydu z reszt monosacharydów: galaktozy, glukozy i fruktozy, połączonych w jeden z możliwych sposobów.

Lekcja 36. Polisacharydy

Polisacharydy są biopolimerami. Ich łańcuchy polimerowe składają się z dużej liczby jednostek monosacharydowych połączonych ze sobą wiązaniami glikozydowymi. Trzy najważniejsze polisacharydy - skrobia, glikogen i celuloza - są polimerami glukozy.

Skrobia - amyloza i amylopektyna

Skrobia (C6H10Oh5) n - rezerwowy składnik odżywczy roślin - zawarty w nasionach, bulwach, korzeniach, liściach. Na przykład w ziemniakach - 12–24% skrobi, aw ziarnach kukurydzy - 57–72%.
Skrobia jest mieszaniną dwóch polisacharydów różniących się strukturą łańcuchową cząsteczki, amylozy i amylopektyny. W większości roślin skrobia składa się z 20–25% amylozy i 75–80% amylopektyny. Całkowita hydroliza skrobi (zarówno amylozy, jak i amylopektyny) prowadzi do D-glukozy. W łagodnych warunkach możliwe jest wyizolowanie produktów pośrednich hydrolizy - dekstryn - polisacharydów (C6H10Oh5) m o niższej masie cząsteczkowej niż skrobia (m

Fragment cząsteczki amylozy - liniowy polimer D-glukoza

Amylopektyna jest rozgałęzionym polisacharydem (około 30 rozgałęzień na cząsteczkę). Zawiera dwa rodzaje wiązań glikozydowych. W obrębie każdego łańcucha połączone są jednostki D-glukozy
Wiązania 1,4-glikozydowe, jak w amylozie, ale długość łańcuchów polimerowych waha się od 24 do 30 jednostek glukozy. W oddziałach nowe sieci są połączone
Wiązania 1,6-glikozydowe.

Fragment cząsteczki amylopektyny -
silnie rozgałęziony polimer D-glukoza

Glikogen (skrobia zwierzęca) powstaje w wątrobie i mięśniach zwierząt i odgrywa ważną rolę w metabolizmie węglowodanów w organizmach zwierzęcych. Glikogen jest białym bezpostaciowym proszkiem, rozpuszcza się w wodzie, tworząc roztwory koloidalne i hydrolizuje, tworząc maltozę i D-glukozę. Podobnie jak amylopektyna, glikogen jest nieliniowym polimerem D-glukozy z -1,4 i
-Wiązania 1,6-glikozydowe. Każda gałąź zawiera 12-18 jednostek glukozy. Jednak glikogen ma mniejszą masę cząsteczkową i jeszcze bardziej rozgałęzioną strukturę (około 100 rozgałęzień na cząsteczkę) niż amylopektyna. Całkowita zawartość glikogenu w ciele dorosłego dobrze karmionego osobnika wynosi około 350 g, które są równo rozłożone między wątrobę i mięśnie.

Celuloza (włókno) (C6H10Oh5) x - najczęściej występujący w przyrodzie polisacharyd, główny składnik roślin. Prawie czystą celulozą jest włókno bawełniane. W drewnie celuloza stanowi około połowy suchej masy. Ponadto drewno zawiera inne polisacharydy, które łącznie określa się jako „hemicelulozę”, a także ligninę, substancję wysokocząsteczkową związaną z pochodną benzenu. Celuloza jest bezpostaciową substancją włóknistą. Jest nierozpuszczalny w wodzie i rozpuszczalnikach organicznych.
Celuloza jest liniowym polimerem D-glukozy, w którym połączone są jednostki monomeryczne
-Wiązania 1,4-glikozydowe. Ponadto ogniwa D-glukopiranozowe są naprzemiennie obracane o 180 ° względem siebie. Średnia względna masa cząsteczkowa celulozy wynosi 400 000, co odpowiada około 2800 jednostkom glukozy. Włókna celulozowe są wiązkami (włóknami) równoległych łańcuchów polisacharydowych utrzymywanych razem wiązaniami wodorowymi między grupami hydroksylowymi sąsiednich łańcuchów. Uporządkowana struktura celulozy określa jej wysoką wytrzymałość mechaniczną.

Celuloza jest liniowym polimerem D-glukozy z wiązaniami -1,4-glikozydowymi

ĆWICZENIA.

1. Który monosacharyd służy jako strukturalna jednostka polisacharydów - skrobi, glikogenu i celulozy?

2. Jaka jest mieszanina dwóch skrobi z polisacharydów? Jaka jest różnica w ich strukturze?

3. Jaka jest różnica między strukturą skrobi i glikogenu?

4. Czym różni się rozpuszczalność w wodzie od sacharozy, skrobi i celulozy?

Odpowiedzi na ćwiczenia na temat 2

Lekcja 35.

1. Disacharydy i oligosacharydy są złożonymi węglowodanami, często o słodkim smaku. Podczas hydrolizy tworzą dwie lub więcej (3–10) cząsteczek monosacharydów.

Maltoza jest redukującym disacharydem, ponieważ zawiera hemiacetal hydroksyl.

2

Sacharoza jest nieredukującym disacharydem; nie ma hemiacetalu w cząsteczce.

3. a) Maltoza disacharydowa jest otrzymywana przez kondensację dwóch cząsteczek D-glukopiranozy z usunięciem wody z grup hydroksylowych w C-1 i C-4.
b) Laktoza składa się z reszt cząsteczek D-galaktozy i D-glukozy w postaci piranozy. Gdy te monosacharydy ulegają kondensacji, wiążą się: atom C-1 galaktozy przez mostek tlenowy do atomu C-4 glukozy.
c) Sacharoza zawiera pozostałości D-glukozy i D-fruktozy, połączone wiązaniem 1,2-glikozydowym.

4. Wzór strukturalny trisacharydu:

Lekcja 36.

1. Jednostką strukturalną skrobi i glikogenu jest glukoza, a celuloza - glukoza.

2. Skrobia jest mieszaniną dwóch polisacharydów: amylozy (20–25%) i amylopektyny (75–80%). Amyloza jest polimerem liniowym, podczas gdy amylopektyna jest rozgałęziona. W obrębie każdego łańcucha tych polisacharydów jednostki D-glukozy są połączone wiązaniami 1,4-glukozydowymi, aw miejscach rozgałęzień amylopektyny, nowe łańcuchy są przyłączane przez wiązania 1,6-glikozydowe.

3. Glikogen, podobnie jak amylopektyna skrobiowa, jest nieliniowym polimerem D-glukozy
-Wiązania 1,4- i -1,6-glikozydowe. W porównaniu ze skrobią każdy łańcuch glikogenu jest o połowę krótszy. Glikogen ma mniejszą masę cząsteczkową i bardziej rozgałęzioną strukturę.

4. Rozpuszczalność w wodzie: sacharoza - wysoka, skrobia - umiarkowana (niska), celuloza - nierozpuszczalna.

http://him.1september.ru/2004/44/16.htm

Cykliczna formuła maltozy

Formuła prawdziwa, empiryczna lub brutto: C12H22O11

Skład chemiczny maltozy

Masa cząsteczkowa: 342.297

Maltoza (z angielskiego. Słód - słód) - cukier słodowy, 4-O-α-D-glukopiranozylo-D-glukoza, naturalny disacharyd składający się z dwóch reszt glukozy; znaleziono w dużych ilościach w kiełkujących ziarnach (słodzie) jęczmienia, żyta i innych zbóż; występuje także w pomidorach, pyłku i nektarze wielu roślin.
Biosynteza maltozy z fosforanu β-D-glukopiranozylu i D-glukozy jest znana tylko u niektórych gatunków bakterii. W organizmach zwierzęcych i roślinnych maltoza powstaje w wyniku enzymatycznego rozkładu skrobi i glikogenu (patrz amylaza).
Maltoza jest łatwo przyswajana przez ludzkie ciało. Rozszczepienie maltozy na dwie reszty glukozy następuje w wyniku działania enzymu a-glukozydazy lub maltazy, który jest zawarty w sokach trawiennych zwierząt i ludzi, w kiełkujących ziarnach, w grzybach pleśniowych i drożdżach. Genetycznie uwarunkowany brak tego enzymu w błonie śluzowej jelit u ludzi prowadzi do wrodzonej nietolerancji maltozy, poważnej choroby, która wymaga wykluczenia maltozy, skrobi i glikogenu z diety lub dodania maltazy do żywności.

a-Maltoza - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-trihydroksy-6- (hydroksymetylo) oksanyl] oksy-6- (hydroksymetylo) oksano-2,3,4-triol
β-Maltoza - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-trihydroksy-6- (hydroksymetylo) oksanyl] oksy-6- (hydroksymetylo) oksano-2,3,4-triol

Maltoza jest cukrem redukującym, ponieważ ma niepodstawioną hemiacetalową grupę hydroksylową.
Podczas wrzenia maltozy z rozcieńczonym kwasem i pod działaniem enzymu maltoza ulega hydrolizie (tworzą się dwie cząsteczki glukozy C6H12O6).
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/m/formula-maltozy-strukturnaya-khimicheskaya

Maltoza składa się z

Disacharydy (maltoza, laktoza, sacharoza)

Disacharydy, takie jak sacharoza, laktoza, maltoza itp. Są powszechne i ważne jako składniki produktów spożywczych.

Według struktury chemicznej disacharydy są glikozydami monosacharydów. Większość disacharydów składa się z heksoz, ale disacharydy są znane w naturze, składające się z jednej cząsteczki heksozy i jednej cząsteczki pentozy.

Gdy powstaje disacharyd, jedna cząsteczka monosacharydu zawsze tworzy wiązanie z drugą cząsteczką przy użyciu hemiacetalu hydroksylu. Inna cząsteczka monosacharydu może być połączona z wodorotlenkiem hemiacetalu lub jednym z wodorotlenków alkoholu. W tym drugim przypadku jeden hemiacetalowy hydroksyl pozostanie wolny w cząsteczce disacharydu.

Maltoza, oligosacharyd rezerwowy, występuje w wielu roślinach w małych ilościach, gromadzi się w dużych ilościach w słodzie - zwykle w nasionach jęczmienia kiełkujących w pewnych warunkach. Dlatego maltoza jest często nazywana cukrem słodowym. Maltoza powstaje w organizmach roślinnych i zwierzęcych w wyniku hydrolizy skrobi pod działaniem amylaz.

Maltoza zawiera dwie reszty D-glukopiranozy połączone ze sobą wiązaniem glikozydowym (1 ® 4).

Maltoza ma właściwości redukujące, które wykorzystuje się do jej ilościowego oznaczania. Jest łatwo rozpuszczalny w wodzie. Rozwiązanie wykrywa mutarotację.

Pod działaniem enzymu a-glukozydazy (maltazy) cukier słodowy hydrolizuje tworząc dwie cząsteczki glukozy:

Maltoza jest fermentowana drożdżami. Ta zdolność maltozy jest wykorzystywana w technologii produkcji fermentacyjnej w produkcji piwa, alkoholu etylowego itp. z surowców zawierających skrobię.

Laktoza - rezerwowy disacharyd (cukier mleczny) - jest zawarta w mleku (4-5%) i jest uzyskiwana w przemyśle serowym z serwatki po oddzieleniu skrzepu. Fermentowane tylko przez specjalne drożdże laktozowe zawarte w kefirze i kumysie. Laktoza jest skonstruowana z reszt b-D-galaktopiranozy i a-D-glukopiranozy, połączonych wiązaniem glikozydowym b- (1 → 4). Laktoza jest redukującym disacharydem, z wolnym hemiacetalem hydroksylowym należącym do reszty glukozy, a mostek tlenowy łączy pierwszy atom węgla reszty galaktozy z czwartym atomem węgla reszty glukozy.

Laktoza jest hydrolizowana przez enzym b-galaktozydazę (laktazę):

Laktoza różni się od innych cukrów brakiem higroskopijności - nie zwilża. Cukier mleczny jest stosowany jako produkt farmaceutyczny i jako składnik odżywczy dla niemowląt. Wodne roztwory laktozy mutarote, laktoza ma 4-5 razy mniej słodkiego smaku niż sacharoza.

Zawartość laktozy w ludzkim mleku sięga 8%. Z ludzkiego mleka wyizolowano ponad 10 oligosacharydów, których strukturalnym fragmentem jest laktoza. Te oligosacharydy mają wielkie znaczenie dla tworzenia flory jelitowej noworodków, niektóre z nich hamują wzrost bakterii chorobotwórczych jelit, w szczególności - laktulozy.

Sacharoza (cukier trzcinowy, cukier buraczany) - jest to rezerwowy disacharyd - jest niezwykle rozpowszechniona w roślinach, zwłaszcza w korzeniach buraka (od 14 do 20%), a także w łodygach trzciny cukrowej (od 14 do 25%). Sacharoza jest cukrem transportowym, w którym węgiel i energia są transportowane przez zakład. W postaci sacharozy węglowodany przemieszczają się z miejsc syntezy (liście) do miejsca, w którym osadzają się w surowcu (owoce, korzenie, nasiona).

Sacharoza składa się z a-D-glukopiranozy i b-D-fruktofuranozy połączonych wiązaniem a-1 → b-2 z powodu glikozydowych grup hydroksylowych:

Sacharoza nie zawiera wolnego hemiacetalu hydroksylowego, dlatego nie jest zdolna do hydroksy-oksotautomerii i jest nieredukującym disacharydem.

Podczas podgrzewania z kwasami lub pod działaniem enzymów a-glukozydazy i b-fruktofuranozydazy (inwertazy) sacharoza hydrolizuje, tworząc mieszaninę równych ilości glukozy i fruktozy, zwaną cukrem inwertowanym.

Najważniejszymi disacharydami są sacharoza, maltoza i laktoza. Wszystkie mają ogólny wzór C12H22O11, ale ich struktura jest inna.

Sacharoza składa się z 2 cykli połączonych ze sobą wodorotlenkiem glikozydowym:

Maltoza składa się z 2 reszt glukozy:

Laktoza:

Wszystkie disacharydy są bezbarwnymi kryształami, słodkimi w smaku, wysoce rozpuszczalnymi w wodzie.

Właściwości chemiczne disacharydów.

1) Hydroliza. W rezultacie powstają połączenia między dwoma cyklami i monosacharydy:

Redukcja dicharydów - maltozy i laktozy. Reagują z roztworem amoniaku tlenku srebra:

Może redukować wodorotlenek miedzi (II) do tlenku miedzi (I):

Zdolność redukująca jest wyjaśniona cykliczną naturą postaci i zawartością hydroksylu glikozydowego.

W sacharozie nie ma glikozydowego hydroksylu, dlatego forma cykliczna nie może się otworzyć i przenieść do aldehydu.

Zastosowanie disacharydów.

Najczęstszym disacharydem jest sacharoza.

Disacharydy (maltoza, laktoza, sacharoza)

Jest źródłem węglowodanów w pożywieniu człowieka.

Laktoza znajduje się w mleku i jest z niej uzyskiwana.

Maltoza znajduje się w kiełkujących nasionach zbóż i powstaje w wyniku enzymatycznej hydrolizy skrobi.

Dodatkowy materiał na temat: Disacharydy. Właściwości disacharydów.

Kalkulatory chemii

Związki pierwiastków chemicznych

Chemia 7,8,9,10,11 klasa, EGE, GIA

Żelazo i jego związki.

Bohr i jego związki.

Redukcja disacharydów

Maltoza lub cukier słodowy należą do redukujących disacharydów. Maltozę otrzymuje się przez częściową hydrolizę skrobi w obecności enzymów lub wodnego roztworu kwasu. Maltoza jest zbudowana z dwóch cząsteczek glukozy (tj. Jest to glukozyd). Glukoza występuje w maltozie w postaci cyklicznego hemiacetalu. Ponadto połączenie między dwoma cyklami tworzy glikozydowy hydroksyl jednej cząsteczki i hydroksyl czwartego czworościanu drugiego. Specyfiką struktury cząsteczki maltozy jest jej budowa z α-anomeru glukozy:

Obecność wolnego hydroksylowego glikozydu powoduje główne właściwości maltozy:

Disacharydy

Zdolność do tautomerii i mutarotacji:

Maltoza może zostać utleniona i zredukowana:

Dla redukującego disacharydu można uzyskać fenylohydrazon i lukę:

Redukcyjny disacharyd można alkilować alkoholem metylowym w obecności chlorowodoru:

Niezależnie od tego, czy redukuje się, czy nie redukuje - disacharyd można alkilować jodkiem metylu w obecności mokrego tlenku srebra lub acetylować bezwodnikiem octowym. W tym przypadku wszystkie grupy hydroksylowe disacharydu reagują:

Innym produktem wyższej hydrolizy polisacharydów jest disacharyd celobiozowy:

Cellobioza, jak również maltoza, są zbudowane z dwóch reszt glukozy. Główna różnica polega na tym, że w cząsteczce celobiozy reszty są połączone przez β-glikozydowy hydroksyl.

Sądząc po strukturze cząsteczki celobiozy, powinien to być cukier redukujący. Ma również wszystkie właściwości chemiczne disacharydów.

Innym cukrem redukującym jest laktoza - cukier mleczny. Ten disacharyd znajduje się w każdym mleku i nadaje mu smak mleka, chociaż jest mniej słodki niż cukier. Zbudowany z pozostałości β-D-galaktozy i α-D-glukozy. Galaktoza jest epimerem glukozy i wyróżnia się konfiguracją czwartego czworościanu:

Laktoza ma wszystkie właściwości cukrów redukujących: tautomerię, mutarotację, utlenianie do kwasu laktobionowego, redukcję, tworzenie hydrazonów i luk.

Data dodania: 2017-08-01; Wyświetleń: 141;

ZOBACZ WIĘCEJ:

Pytanie 2. Disacharydy

Tworzenie glikozydów

Wiązanie glikozydowe ma ważne znaczenie biologiczne, ponieważ to przez to wiązanie zachodzi kowalencyjne wiązanie monosacharydów w kompozycji oligo- i polisacharydów. Gdy powstaje wiązanie glikozydowe, anomeryczna grupa OH jednego monosacharydu oddziałuje z grupą OH innego monosacharydu lub alkoholu. Kiedy to nastąpi, rozszczepienie cząsteczki wody i formacji Wiązanie O-glikozydowe. Wszystkie liniowe oligomery (z wyjątkiem disacharydów) lub polimery zawierają monomeryczne reszty zaangażowane w tworzenie dwóch wiązań glikozydowych, z wyjątkiem reszt terminalnych. Niektóre reszty glikozydowe mogą tworzyć trzy wiązania glikozydowe, co jest charakterystyczne dla rozgałęzionych oligo- i polisacharydów. Oligo- i polisacharydy mogą mieć końcową resztę monosacharydu z wolną anomeryczną grupą OH nieużywaną w tworzeniu wiązania glikozydowego. W tym przypadku, po otwarciu cyklu, możliwe jest utworzenie wolnej grupy karbonylowej zdolnej do utleniania. Takie oligo- i polisacharydy mają właściwości redukujące i dlatego są nazywane zmniejszaniem lub zmniejszaniem.

Rysunek - Struktura polisacharydu.

A. Tworzenie wiązań a-1,4 i a-1,6-glikozydowych.

B. Struktura liniowego polisacharydu:

1 - wiązania a-1,4-glikozydowe między manomerami;

2 - koniec nieredukujący (tworzenie wolnej grupy karbonylowej w anomerycznym węglowodanie nie jest możliwe);

3 - koniec przywracania (ewentualnie otwarcie cyklu z utworzeniem wolnej grupy karbonylowej w węglu anomerycznym).

Monomeryczna grupa OH monosacharydu może oddziaływać z grupą NH2 innych związków, co prowadzi do tworzenia wiązania N-glikozydowego. Podobny związek występuje w nukleotydach i glikoproteinach.

Figura - Struktura wiązania N-glikozydowego

Pytanie 2. Disacharydy

Oligosacharydy zawierają od dwóch do dziesięciu reszt monosacharydowych połączonych wiązaniem glikozydowym. Disacharydy są najczęstszymi węglowodanami oligomerycznymi występującymi w postaci wolnej, tj. nie wiąże się z innymi związkami. Według natury chemicznej disacharydy są glikozydami, które zawierają 2 monosacharydy połączone wiązaniem glikozydowym w konfiguracji a lub b. Pokarm zawiera głównie disacharydy, takie jak sacharoza, laktoza i maltoza.

Disacharydy figurowo-pokarmowe

Sacharoza jest disacharydem składającym się z a-D-glukozy i b-D-fruktozy połączonych wiązaniem b-1,2-glikozydowym. W sacharozie obie anomeryczne grupy OH reszt glukozy i fruktozy uczestniczą w tworzeniu wiązania glikozydowego. Dlatego sacharoza nie dotyczy cukrów redukujących. Sacharoza jest rozpuszczalnym disacharydem o słodkim smaku.

Disacharydy. Właściwości disacharydów.

Źródłem sacharozy są rośliny, zwłaszcza trzcina cukrowa, trzcina cukrowa. Ta ostatnia wyjaśnia występowanie trywialnej nazwy sacharoza - „cukier trzcinowy”.

Laktoza - cukier mleczny. Laktoza jest hydrolizowana z wytworzeniem glukozy i galaktozy. Najważniejszy disacharyd mleka ssaków. W mleku krowim zawiera do 5% laktozy, u kobiet - do 8%. W laktozie anomeryczna grupa OH pierwszego atomu węgla reszty D-galaktozy jest połączona wiązaniem b-glikozydowym z czwartym atomem węgla D-glukozy (wiązanie b-1,4). Ponieważ anomeryczny atom węgla reszty glukozy nie bierze udziału w tworzeniu wiązania glikozydowego, laktoza odnosi się do cukrów redukujących.

Maltozavod jest dostarczany z produktami, które zawierają częściowo zhydrolizowaną skrobię, na przykład słód, piwo. Maltoza powstaje w wyniku rozkładu skrobi w jelitach i częściowo w jamie ustnej. Maltoza składa się z dwóch reszt D-glukozy połączonych wiązaniem a-1,4-glikozydowym. Odnosi się do cukrów redukujących.

Pytanie 3. Polisacharydy:

Klasyfikacja

W zależności od struktury reszt monosacharydowych, polisacharydy można podzielić na homopolisacharydy (wszystkie monomery są identyczne) i heteropolisacharydy (monomery są różne). Oba typy polisacharydów mogą mieć zarówno liniowy układ monomerów, jak i rozgałęzione.

Rozróżnia się następujące różnice strukturalne między polisacharydami:

  • struktura monosacharydów tworzących łańcuch;
  • rodzaj wiązań glikozydowych łączących monomery w łańcuchy;
  • sekwencja reszt monosacharydowych w łańcuchu.

W zależności od pełnionych funkcji (rola biologiczna), polisacharydy można podzielić na 3 główne grupy:

  • rezerwy polisacharydów, które pełnią funkcję energetyczną. Te polisacharydy służą jako źródło glukozy, stosowanej przez organizm w razie potrzeby. Rezerwową funkcję węglowodanów zapewnia ich polimerowy charakter. Polisacharydy trudniej rozpuszczalny, niż monosacharydy, dlatego nie wpływają na ciśnienie osmotyczne i dlatego może gromadzić się w komórce, na przykład skrobia - w komórkach roślinnych, glikogen - w komórkach zwierzęcych;
  • strukturalne polisacharydy, które zapewniają komórkom i organom wytrzymałość mechaniczną;
  • polisacharydy tworzące macierz zewnątrzkomórkową, uczestniczyć w tworzeniu tkanek, jak również w proliferacji i różnicowaniu komórek. Polisacharydy macierzy zewnątrzkomórkowej są rozpuszczalne w wodzie i silnie uwodnione.

Data dodania: 2016-04-06; Wyświetleń: 583;

ZOBACZ WIĘCEJ:

Formuła prawdziwa, empiryczna lub brutto: C12H22O11

Skład chemiczny maltozy

Masa cząsteczkowa: 342.297

Maltoza (z angielskiego. Słód - słód) - cukier słodowy, 4-O-α-D-glukopiranozylo-D-glukoza, naturalny disacharyd składający się z dwóch reszt glukozy; znaleziono w dużych ilościach w kiełkujących ziarnach (słodzie) jęczmienia, żyta i innych zbóż; występuje także w pomidorach, pyłku i nektarze wielu roślin.
Biosynteza maltozy z fosforanu β-D-glukopiranozylu i D-glukozy jest znana tylko u niektórych gatunków bakterii. W organizmach zwierzęcych i roślinnych maltoza powstaje w wyniku enzymatycznego rozkładu skrobi i glikogenu (patrz amylaza).
Maltoza jest łatwo przyswajana przez ludzkie ciało. Rozszczepienie maltozy na dwie reszty glukozy następuje w wyniku działania enzymu a-glukozydazy lub maltazy, który jest zawarty w sokach trawiennych zwierząt i ludzi, w kiełkujących ziarnach, w grzybach pleśniowych i drożdżach. Genetycznie uwarunkowany brak tego enzymu w błonie śluzowej jelit u ludzi prowadzi do wrodzonej nietolerancji maltozy, poważnej choroby, która wymaga wykluczenia maltozy, skrobi i glikogenu z diety lub dodania maltazy do żywności.

a-Maltoza - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-trihydroksy-6- (hydroksymetylo) oksanyl] oksy-6- (hydroksymetylo) oksano-2,3,4-triol
β-Maltoza - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-trihydroksy-6- (hydroksymetylo) oksanyl] oksy-6- (hydroksymetylo) oksano-2,3,4-triol

Maltoza jest cukrem redukującym, ponieważ ma niepodstawioną hemiacetalową grupę hydroksylową.
Podczas wrzenia maltozy z rozcieńczonym kwasem i pod działaniem enzymu maltoza ulega hydrolizie (powstają dwie cząsteczki glukozy C6H12O6).
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

(z angielskiego słodu ≈ słodu), cukier słodowy, naturalny disacharyd składający się z dwóch reszt glukozy; znaleziono w dużych ilościach w kiełkujących ziarnach (słodzie) jęczmienia, żyta i innych zbóż; występuje także w pomidorach, pyłku i nektarze wielu roślin. M. jest łatwo rozpuszczalny w wodzie, ma słodki smak; jest cukrem redukującym, ponieważ ma niepodstawioną hemiacetalową grupę hydroksylową. Biosynteza M. z fosforanu b-D-glukopiranozylu i D-glukozy jest znana tylko u niektórych gatunków bakterii. W organizmach zwierzęcych i roślinnych M.

powstały przez rozkład enzymatyczny skrobi i glikogenu (patrz amylaza). Rozszczepienie M. na dwie reszty glukozy następuje w wyniku działania enzymu a-glukozydazy lub maltazy, który jest zawarty w sokach trawiennych zwierząt i ludzi, w kiełkujących ziarnach, w grzybach pleśniowych i drożdżach. Genetycznie spowodowane przez brak tego enzymu w błonie śluzowej jelita ludzkiego prowadzi do wrodzonej nietolerancji M. - poważna choroba, która wymaga wykluczenia z diety M., skrobi i glikogenu lub dodania maltazy do żywności.

Lit.: Chemistry of carbohydrates, M., 1967; Harris G., Fundamentals of Human Biochemical Genetics, przetłumaczony z angielskiego, M., 1973.

http://magictemple.ru/maltoza-sostoit-iz/

Maltoza

Maltoza („maltum”, przetłumaczona z łaciny oznacza „słód”) jest naturalnym disacharydem zbudowanym z dwóch połączonych ze sobą reszt D-glukozy.

Inną nazwą substancji jest „cukier słodowy”. Termin został przypisany francuskiemu chemikowi Nikolowi Theodorowi de Saussure na początku XIX wieku.

Główną rolą związku jest dostarczanie organizmowi energii. Maltoza jest wytwarzana przez działanie słodu na skrobię. Cukier w „wolnej formie” występuje w pomidorach, grzybach pleśniowych, drożdżach, kiełkujących ziarnach jęczmienia, pomarańczach, miodzie.

Ogólne informacje

Maltoza - co to jest?

4 - O - α - D - glukopiranozylo - D - glukoza jest białym krystalicznym proszkiem, dobrze rozpuszczalnym w wodzie, nierozpuszczalnym w eterze, alkoholu etylowym. Disacharyd jest hydrolizowany przez enzym maltozę i kwasy, które znajdują się w mięśniach wątroby, krwi, soku trzustkowego i jelitach. Przywraca roztwory Fehlinga (odczynnik miedziowo-winianowy) i azotanu srebra.

Wzór chemiczny maltozy to C12H22O11.

Jaka jest wartość odżywcza produktu?

Cukier słodowy, w przeciwieństwie do trzciny cukrowej i buraków, jest mniej słodki. Stosowany jest jako suplement diety do przygotowywania sbitenu, miodu pitnego, kwas chlebowy, piwo domowej roboty.

Co ciekawe, słodycz fruktozy szacuje się na 173 punkty, sacharozę - 100 punktów, glukozę - 81, maltozę - 32 i laktozę - 16. Mimo to, aby uniknąć problemów z nadwagą, należy zmierzyć spożycie węglowodanów z ilością zużytych kalorii.

Stosunek energii maltozy B: W: Y wynosi 0%: 0%: 105%. Kalorie - 362 kcal na 100 gramów produktu.

Metabolizm disacharydów

Maltoza jest łatwo wchłaniana w organizmie człowieka. Związek jest rozszczepiany przez działanie enzymów maltazy i a-glukozydazy, które są zawarte w soku trawiennym. Ich brak wskazuje na genetyczną niewydolność ciała i prowadzi do wrodzonej nietolerancji cukru słodowego. W związku z tym, aby utrzymać dobry stan zdrowia, ważne jest, aby takie osoby wyeliminowały z diety wszelkie pokarmy zawierające glikogen, skrobię, maltozę lub regularnie przyjmowały enzym maltazy do żywności.

Zwykle u zdrowej osoby disacharyd po wejściu do jamy ustnej poddaje się działaniu enzymu amylazy. Następnie jedzenie węglowodanów wchodzi do żołądka i jelit, gdzie enzymy trzustkowe są wydzielane do jego trawienia. Końcowe przetwarzanie disacharydu w monosacharydy następuje przez kosmki wyścielające jelito cienkie. Uwolnione cząsteczki glukozy szybko pokrywają koszty energii osoby przy dużym obciążeniu. Ponadto maltoza powstaje w wyniku częściowego hydrolitycznego rozkładu głównych związków rezerwowych - skrobi i glikogenu.

Jego indeks glikemiczny wynosi 105, więc chorzy na cukrzycę powinni wykluczyć ten produkt z menu, ponieważ powoduje on ostre uwalnianie insuliny i gwałtowny wzrost poziomu cukru we krwi.

Codzienna potrzeba

Skład chemiczny maltozy zależy od surowców, z których jest produkowany (pszenica, jęczmień, kukurydza, żyto).

Jednocześnie uśredniony kompleks witaminowo-mineralny cukru słodowego zawiera następujące składniki odżywcze:

Dietetycy zalecają ograniczenie spożycia cukru do 100 gramów dziennie. Jednocześnie liczba maltozy dziennie dla osoby dorosłej może osiągnąć 35 gramów.

Aby zmniejszyć obciążenie trzustki i zapobiec rozwojowi otyłości, należy unikać stosowania dziennej normy cukru słodowego przed przyjmowaniem innych produktów zawierających cukier (fruktoza, glukoza, sacharoza). Starszym osobom zaleca się zmniejszenie związku do 20 gramów dziennie.

Intensywna aktywność fizyczna, sport, zwiększona aktywność umysłowa wymagają dużego zużycia energii i zwiększają zapotrzebowanie organizmu na maltozę i proste węglowodany. Siedzący tryb życia, cukrzyca, siedzący tryb pracy, wręcz przeciwnie, wymagają ograniczenia ilości disacharydu do 10 gramów dziennie.

Objawy sygnalizujące niedobór maltozy w organizmie:

  • przygnębiony nastrój;
  • słabość;
  • brak siły;
  • apatia;
  • letarg;
  • wyczerpanie energii.

Z reguły brak disacharydu jest rzadki, ponieważ organizm ludzki sam wytwarza związek z glikogenu, skrobi.

Objawy przedawkowania cukru słodowego:

  • niestrawność;
  • reakcje alergiczne (wysypka, świąd, pieczenie oczu, zapalenie skóry, zapalenie spojówek);
  • nudności;
  • wzdęcia;
  • apatia;
  • suche usta.

Jeśli przejawiają się objawy nadwyżki, należy przerwać spożywanie pokarmów bogatych w maltozę.

Korzyści i szkody

Maltoza, w składzie pasty z rozdrobnionej kiełkującej pszenicy, jest kopalnią witamin, minerałów, błonnika i aminokwasów.

Jest uniwersalnym źródłem energii dla komórek ciała. Pamiętaj, że długotrwałe przechowywanie cukru słodowego prowadzi do utraty korzystnych właściwości.

Zabrania się maltozy przyjmowania ludzi z nietolerancją produktu, ponieważ może to spowodować poważne szkody dla zdrowia ludzkiego.

Ponadto słodka substancja o niekontrolowanym stosowaniu prowadzi do:

  • zakłócenie metabolizmu węglowodanów;
  • otyłość;
  • rozwój chorób serca;
  • zwiększone poziomy glukozy we krwi;
  • zwiększyć poziom cholesterolu;
  • występowanie wczesnej miażdżycy;
  • zmniejszenie funkcji aparatu wyspiarskiego, tworzenie stanu przedcukrzycowego;
  • naruszenie wydzielania enzymów żołądka, jelit;
  • zniszczenie szkliwa zębów;
  • nadciśnienie;
  • zmniejszona odporność;
  • zwiększone zmęczenie;
  • bóle głowy.

Aby zachować dobre zdrowie i zdrowie organizmu, zaleca się stosowanie cukru słodowego w umiarkowanej ilości nieprzekraczającej dziennej stawki. W przeciwnym razie korzystne właściwości produktu zostają przeniesione na szkodę i on słusznie zaczyna uzasadniać swoje milczące imię „słodka śmierć”.

Źródła

Maltoza jest produkowana w drodze fermentacji słodu, w której wykorzystywane są następujące uprawy zbożowe: pszenica, kukurydza, żyto, ryż lub owies. Ciekawe jest, że cukier słodowy pozyskiwany z grzybów pleśniowych jest częścią melasy.

http://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/maltoza/

Maltoza

Maltoza lub cukier słodowy jest naturalnym disacharydem, który jest produktem pośrednim w rozkładzie skrobi i glikogenu.

W postaci wolnej w środkach spożywczych znajduje się w miodzie, słodzie, piwie, melasie, ziarnach porośniętych.

Maltoza składa się z dwóch reszt D-glukozy połączonych ze sobą wiązaniem O-glikozydowym i ma następujący wzór strukturalny:

Rys. 6.8. Wzór strukturalny maltozy

Maltoza jest homo-oligosacharydem, ponieważ składa się z pozostałości
α-D - glukoza.

Wiązanie O-glikozydowe powstaje między α-С1-atom węgla jednej reszty glukozy i atom tlenu grupy hydroksylowej znajdującej się w C4-atom węgla innej reszty glukozy.

Oznaczone jako wiązanie glikozydowe α (1 → 4).

W organizmie maltoza jest hydrolizowana przez enzymy amylazy do monosacharydów, które przenikają przez ściany jelita. Następnie zamieniają się w fosforany i już w tej formie wchodzą do krwi.

194.48.155.252 © studopedia.ru nie jest autorem opublikowanych materiałów. Ale zapewnia możliwość swobodnego korzystania. Czy istnieje naruszenie praw autorskich? Napisz do nas | Opinie.

Wyłącz adBlock!
i odśwież stronę (F5)
bardzo konieczne

http://studopedia.ru/4_105486_maltoza.html

DZIAŁ 11. WĘGLOWODANY

Węglowodany są częścią komórek i tkanek wszystkich organizmów roślinnych i zwierzęcych. Mają duże znaczenie jako źródła energii w procesach metabolicznych.

Węglowodany są głównym składnikiem pokarmu ssaków. Ich znany przedstawiciel - glukoza - występuje w sokach warzywnych, owocach, owocach, a zwłaszcza winogronach (stąd jego nazwa - cukier winogronowy). Jest niezbędnym składnikiem krwi i tkanek zwierząt oraz bezpośrednim źródłem energii dla reakcji komórkowych.

Węglowodany powstają w roślinach podczas fotosyntezy z dwutlenku węgla i wody. Dla ludzi głównym źródłem węglowodanów jest pokarm roślinny.

Węglowodany dzielą się na monosacharydy i polisacharydy. Monosacharydy nie hydrolizują, tworząc prostsze węglowodany. Polisacharydy zdolne do hydrolizy można uznać za produkty polikondensacji monosacharydów. Polisacharydy są wysokocząsteczkowymi związkami, których makrocząsteczki zawierają setki i tysiące reszt monosacharydowych. Pośrednia grupa między mono- i polisacharydami składa się z oligosacharydów (z greckiego. Oligos - trochę), o stosunkowo małej masie cząsteczkowej.

Część powyższych nazw, sacharydów, jest związana ze wspólną nazwą węglowodanów, cukru, który jest używany do tej pory.

11.1.1. Struktura i stereoizomeria

Monosacharydy z reguły są ciałami stałymi, które są bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie, słabo alkoholowe i nierozpuszczalne w większości rozpuszczalników organicznych. Prawie wszystkie monosacharydy mają słodki smak.

Monosacharydy mogą istnieć zarówno w postaci otwartej (oksoform), jak i cyklicznej. W roztworze te formy izomeryczne są w równowadze dynamicznej.

Otwarte formularze. Monosacharydy (monosacharydy) są związkami heterofunkcyjnymi. Ich cząsteczki jednocześnie zawierają karbonyl (aldehyd lub keton) i kilka grup hydroksylowych, to znaczy monosacharydy są związkami polihydroksykarbonylowymi - polihydroksy aldehydami i polihydroksyketonami. Mają nierozgałęziony łańcuch węglowy.

Monosacharydy są klasyfikowane zgodnie z charakterem grupy karbonylowej i długością łańcucha węglowego. Monosacharydy zawierające grupę aldehydową są nazywane aldozami, a grupa ketonowa (zwykle w pozycji 2), ketoza (sufiks -ose jest stosowany dla nazw monosacharydów: glukozy, galaktozy, fruktozy itp.). Ogólnie rzecz biorąc, strukturę aldoz i ketozy można przedstawić następująco.

W zależności od długości łańcucha węglowego (3-10 atomów) monosacharydy dzielą się na triozy, tetrosy, pentozy, heksozy, heptozy itp. Najbardziej powszechne są pentozy i heksozy.

Stereoizomeria. Cząsteczki monosacharydów zawierają kilka centrów chiralności, co jest przyczyną istnienia wielu stereoizomerów odpowiadających temu samemu wzorowi strukturalnemu. Na przykład, w aldoheksozie są cztery asymetryczne atomy węgla, a odpowiada to 16 stereoizomerów (2 4), tj. 8 par enancjomerów. W porównaniu z odpowiednimi aldozami, ketoheksozy zawierają jeden mniej chiralny atom węgla, dlatego liczba stereoizomerów (2 3) spada do 8 (4 pary enancjomerów).

Otwarte (niecykliczne) formy monosacharydów są przedstawione jako wzory projekcji Fishera (patrz 7.1.2). Łańcuch węglowy w nich jest rejestrowany pionowo. W przypadku aldoz, grupa aldehydowa jest umieszczona na górze, aw ketozie, pierwszorzędowa grupa alkoholowa sąsiadująca z karbonylem. Z tych grup zaczyna się numeracja łańcucha.

Aby oznaczyć stereochemię, stosuje się system D, L. Przypisanie monosacharydu do serii D lub L przeprowadza się zgodnie z konfiguracją centrum chiralnego, które jest najdalej od grupy okso, niezależnie od konfiguracji innych ośrodków! Dla pentoz, to „determinujące” centrum jest atomem C-4, a dla heksoz - C-5. Położenie grupy OH w ostatnim centrum chiralności po prawej stronie wskazuje, że monosacharyd należy do serii D, po lewej stronie - do serii L, tj. Przez analogię ze standardem stereochemicznym - aldehyd glicerolowy (patrz 7.1.2).

Wiadomo, że w celu określenia stereochemicznej struktury związków z kilkoma centrami chiralności, system R, S jest uniwersalny (patrz 7.1.2). Jednak masowość nazw monosacharydów uzyskanych w ten sposób ogranicza jego praktyczne zastosowanie.

Większość naturalnych monosacharydów należy do serii D. Z aldopentozy powszechne są D-ryboza i D-ksyloza, a ketopentozy D-rybuloza i D-ksyluloza.

Powszechne nazwy ketozy powstają przez wprowadzenie przyrostka -ul w nazwach odpowiedniej aldozy: ryboza odpowiada rybulozie, ksyloza na ksylulozie (ta zasada pozostawia nazwę „fruktoza”, która nie ma związku z nazwą odpowiedniej aldozy)

Jak widać z powyższych wzorów, stereoizomeryczne d-aldoheksozy, a także d-aldopentozy i d-ketopentozy, są diastereomerami. Wśród nich są te, które różnią się konfiguracją tylko jednego centrum chiralności. Diastereomery różniące się konfiguracją tylko jednego asymetrycznego atomu węgla nazywane są epimerami. Epimery - specjalny przypadek diastereomerów. Na przykład, d-glukoza i d-galaktoza są różne.

od siebie tylko konfiguracja atomu C-4, tj. są one epimerami C-4. Podobnie, d-glukoza i d-mannoza są epimerami przy C-2 i d-rybozą i d-ksylozą przy C-3.

Każda aldoza serii d odpowiada enancjomerowi szeregu l o przeciwnej konfiguracji wszystkich centrów chiralności.

Formy cykliczne. Otwarte formy monosacharydów są dogodne do rozważenia zależności przestrzennych między stereoizomerycznymi monosacharydami. W rzeczywistości monosacharydy mają strukturę cykliczną półacetalu. Tworzenie cyklicznych form monosacharydów można przedstawić jako wynik oddziaływania wewnątrzcząsteczkowego grup karbonylowych i hydroksylowych (patrz 9.2.2) zawartych w cząsteczce monosacharydu.

Półacetalowa grupa hydroksylowa w chemii węglowodanów nazywana jest glikozydem. Według właściwości różni się znacznie od innych grup (alkoholowych) hydroksylowych.

W wyniku cyklizacji powstają termodynamicznie bardziej stabilne cykle furanozowe (pięcioczłonowe) i piranozowe (sześcioczłonowe). Nazwy cykli pochodzą od nazw pokrewnych związków heterocyklicznych - furanu i piranu.

Tworzenie tych cykli jest związane ze zdolnością łańcuchów węglowych monosacharydów do przyjęcia wystarczająco korzystnej konformacji chelatowej (patrz 7.2.1). W rezultacie aldehyd (lub keton) i grupy hydroksylowe w C-4 (lub C-5) spotykają się w przestrzeni, tj. W tych grupach funkcyjnych, w wyniku interakcji, w której zachodzi cyklizacja wewnątrzcząsteczkowa. Jeśli reaguje grupa hydroksylowa przy C-5 w aldoheksozach, powstaje półacetal z sześcioczłonowym cyklem piranozy. Podobny cykl w ketoheksozie uzyskuje się uczestnicząc w reakcji grupy hydroksylowej w C-6.

W nazwach form cyklicznych wraz z nazwą monosacharydu wskazać rozmiar cyklu za pomocą słów piranoza lub furanoza. Jeśli grupa hydroksylowa w C-4 uczestniczy w cyklizacji w aldoheksozach, aw C-5 w ketoheksozach, to otrzymuje się hemioketale z pięcioczłonowym cyklem furanozy.

W formie cyklicznej powstaje dodatkowe centrum chiralności - atom węgla, który wcześniej był częścią grupy karbonylowej (w aldozach jest to C-1). Atom ten nazywany jest anomerem, a dwa odpowiadające mu stereoizomery nazywane są anomerami α i β (rys. 11.1). Anomery są specjalnym przypadkiem epimerów.

Różne konfiguracje anomerycznego atomu węgla wynikają z faktu, że grupa aldehydowa spowodowana rotacją wokół wiązania C-1-C-2 σ jest atakowana przez nukleofilowy atom tlenu w rzeczywistości z różnych stron (patrz fig. 11.1). W rezultacie powstają hemiacetale o przeciwnych konfiguracjach centrum anomerycznego.

W α-anomerze konfiguracja centrum anomerycznego jest taka sama jak konfiguracja „końcowego” centrum chiralnego, które określa, czy należy do rzędu d lub l, podczas gdy w anomerze β jest przeciwne. W formułach rzutowania Fishera monosacharydów w rzędzie d w anomerach α grupa glikozydowa OH znajduje się po prawej stronie, aw anomerze β - po lewej stronie łańcucha węglowego.

Rys. 11.1. Tworzenie anomerów α i β na przykładzie d-glukozy

Formuła Heuors. Cykliczne formy monosacharydów są przedstawione w postaci perspektywicznych form Heursa, w których cykle są pokazane w postaci płaskich wielokątów leżących prostopadle do płaszczyzny figury. Atom tlenu umieszcza się w cyklu piranozy w skrajnym prawym rogu, w furanozie za płaszczyzną cyklu. Symbole atomów węgla w cyklach nie wskazują.

Aby przejść do formuł Heurs, cykliczna formuła Fishera jest przekształcana tak, że atom tlenu w cyklu znajduje się na tej samej linii prostej, co atomy węgla w cyklu. Jest to pokazane poniżej na przykładzie a-d-glukopiranozy przez dwie permutacje na atomie C-5, które nie zmieniają konfiguracji tego centrum asymetrycznego (patrz 7.1.2). Jeśli przekształcony wzór Fishera jest ustawiony poziomo, zgodnie z wymaganiami reguł pisania wzorów heuorskich, to podstawniki po prawej stronie pionowej linii łańcucha węglowego będą pod płaszczyzną cyklu, a te, które były po lewej stronie, będą powyżej tej płaszczyzny.

W d-aldoheksozie w postaci piranozy (iw d-aldopentozie w postaci furanozy) grupa CH2OH jest zawsze umieszczona powyżej płaszczyzny cyklu, co jest formalnym znakiem serii d. Glikozydowa grupa hydroksylowa w a-anomerach d-aldozy pojawia się pod płaszczyzną cyklu, w anomerach β - powyżej płaszczyzny.

Dla uproszczenia formuły Heuorsa często nie przedstawiają symboli atomów wodoru i ich wiązań z atomami węgla cyklu. Jeśli mówimy o mieszaninie anomerów lub stereoizomeru o nieznanej konfiguracji środka anomerycznego, to pozycję grupy glikozydowej OH wskazuje falista linia.

Zgodnie z tymi samymi zasadami, przejście jest również przeprowadzane w ketozie, co pokazano poniżej na przykładzie jednego z anomerów postaci furanozy d-fruktozy.

W stanie stałym monosacharydy są w postaci cyklicznej. W zależności od rozpuszczalnika, z którego rekrystalizowano d-glukozę, otrzymuje się go jako a-d-glukopiranozę (z alkoholu lub wody) lub jako β-d-glukopiranozę (z pirydyny). Różnią się wielkością kąta określonej rotacji [a]D 20, a mianowicie +112? w a-anomer i +19? przy β-anomerze. W świeżo przygotowanym roztworze

każdy anomer, stojąc, obserwuje się zmianę określonego obrotu, aż stały kąt obrotu, równy temu i innemu rozwiązaniu, wynosi +52,5 °.

Zmienność czasowa kąta obrotu płaszczyzny polaryzacji światła z roztworami węglowodanów nazywana jest mutarotacją.

Chemiczną istotą mutarotacji jest zdolność monosacharydów do istnienia w postaci równowagi mieszaniny tautomerów - formy otwarte i cykliczne. Ten typ tautomerii nazywany jest cyklookso-tautomerią.

W roztworach równowagę między czterema cyklicznymi tautomerami monosacharydów ustala się poprzez formę otwartą, oksoform. Konwersja anomerów a i β do siebie poprzez pośrednią oksoformę nazywana jest anomeryzacją.

Tak więc, w roztworze, d-glukoza występuje w postaci tautomerów: oksoform i anomerów a- i β piranozowych i furanozowych form cyklicznych.

W mieszaninie tautomerów przeważają formy piranozowe. Oxoform, jak również tautomery z cyklami furanozy są zawarte w małych ilościach. Ważne jest jednak to, że nie ma absolutnej zawartości tautomeru, ale możliwość ich przejścia do siebie, co prowadzi do uzupełnienia ilości „pożądanej” formy w miarę jej konsumowania.

w każdym procesie. Na przykład, pomimo nieznacznej zawartości oksoformu, glukoza reaguje, charakterystyczna dla grupy aldehydowej.

Podobne transformacje tautomeryczne zachodzą w roztworach ze wszystkimi monosacharydami i najbardziej znanymi oligosacharydami. Poniżej znajduje się diagram transformacji tautomerycznych najważniejszego przedstawiciela ketoheksozy, d-fruktozy, zawartej w owocach, miodzie, a także części sacharozy (patrz 11.2.2).

Wzory wizualne Hewors nie odzwierciedlają jednak rzeczywistej geometrii cząsteczek monosacharydów, ponieważ pięcio- i sześcioczłonowe cykle nie są płaskie. Zatem sześcioczłonowy cykl piranotyczny, podobnie jak cykloheksan, przyjmuje najkorzystniejszą konformację krzesła (patrz 7.2.2). We wspólnych monosacharydach, pierwotna grupa alkoholowa CH2OH i większość grup hydroksylowych znajdują się w bardziej korzystnych pozycjach równikowych.

Z dwóch anomerów d-glukopiranozy β-anomer dominuje w roztworze, w którym wszystkie podstawniki, w tym hemiacetalowy hydroksyl, są zlokalizowane równomiernie.

Wysoka stabilność termodynamiczna d-glukopiranozy, ze względu na jej strukturę konformacyjną, wyjaśnia największy rozkład d-glukozy w naturze wśród monosacharydów.

Struktura konformacyjna monosacharydów determinuje przestrzenne rozmieszczenie łańcuchów polisacharydowych, tworząc ich strukturę drugorzędową.

11.1.4. Nieklasyczne monosacharydy

Nieklasyczne monosacharydy to seria związków, które mają wspólną „architekturę” strukturalną ze zwykłymi „klasycznymi” monosacharydami (aldozami i ketozami), ale różnią się albo modyfikacją jednej lub kilku grup funkcyjnych albo brakiem niektórych z nich. W takich związkach grupa OH jest często nieobecna. Nazywa się je dodając do nazwy oryginalnego monosacharydu przedrostek deoksy- (oznaczający brak grupy OH) i nazwę „nowego” podstawnika.

Cukier Dezoksy. Najpowszechniejszy z deoksy-cukrów, 2-deoksy-D-rybozy, jest strukturalnym składnikiem DNA. Naturalne glikozydy nasercowe (patrz 15.3.5) stosowane w kardiologii zawierają pozostałości cukrów dideoksy, na przykład digitoksozy (glikozydy sercowe naparstnicy).

Aminosugara. Te pochodne, które zamiast grupy hydroksylowej zawierają grupę aminową (zwykle przy C-2), mają właściwości zasadowe i tworzą sole krystaliczne z kwasami. Najważniejszymi przedstawicielami aminocukrów są analogi d-glukozy i d-galaktozy, dla których często używają pół-trywialnych

Inne nazwy to odpowiednio d-glukozamina i d-galaktozamina. Grupa aminowa w nich może być acylowana resztami kwasu octowego, czasem kwasu siarkowego.

Aldite. Alditole, zwane również alkoholami cukrowymi, obejmują alkohole wielowodorotlenowe zawierające grupę hydroksylową zamiast grupy okso = O. Każda aldoza odpowiada jednemu alditowi, w imieniu którego używany jest przyrostek -it zamiast -th, na przykład d-mannitol (z d-mannose). Aldyty mają bardziej symetryczną strukturę niż aldozy, dlatego wśród nich znajdują się mezo-związki (wewnętrznie symetryczne), na przykład ksylitol.

Kwaśny cukier. Monosacharydy, w których zamiast jednostki CH2OH znajduje się grupa COOH, mają wspólną nazwę kwasy uronowe. Ich nazwy używają kombinacji kwasu -uronowego zamiast przyrostka -oza odpowiedniej aldozy. Należy zauważyć, że numeracja łańcucha pochodzi z aldehydowego atomu węgla, a nie z karboksylowego, w celu zachowania powinowactwa strukturalnego z oryginalnym monosacharydem.

Kwasy Uronic są składnikami polisacharydów roślinnych i bakteryjnych (patrz 13.3.2).

Monosacharydy zawierające grupę karboksylową zamiast grupy aldehydowej określa się jako kwasy aldonowe. Jeśli grupy karboksylowe są obecne na obu końcach łańcucha węglowego, to takie związki są zbiorczo nazywane kwasami aldarowymi. W nomenklaturze tych typów kwasów stosuje się odpowiednio kombinacje: świeży kwas i kwas sprężynowy.

Kwasy aldonowe i aldarowe nie mogą tworzyć tautomerycznych form cyklicznych, ponieważ nie mają grupy aldehydowej. Kwasy aldarowe, takie jak alditole, mogą występować jako mezo-związki (przykładem jest kwas galaktarowy).

Kwas askorbinowy (witamina C). Być może najstarsza i najbardziej popularna witamina ma strukturę zbliżoną do monosacharydów i jest γ-laktonem kwasu (I). Kwas askorbinowy

występuje w owocach, zwłaszcza owocach cytrusowych, jagodach (dzika róża, czarna porzeczka), warzywach, mleku. Jest produkowany na dużą skalę w przemyśle z d-glukozy.

Kwas askorbinowy wykazuje dość silne właściwości kwasowe (pKa 4,2) ze względu na jedną z grup hydroksylowych fragmentu endiolowego. Gdy tworzą się sole, pierścień γ-laktonowy nie otwiera się.

Kwas askorbinowy ma silne właściwości redukujące. Powstający podczas jego utleniania kwas dehydroaskorbinowy łatwo redukuje się do kwasu askorbinowego. Proces ten zapewnia serię reakcji redoks w organizmie.

11.1.5. Właściwości chemiczne

Monosacharydy to substancje o wysokiej reaktywności. Ich molekuły zawierają następujące najważniejsze centra reakcji:

• hemiacetal hydroksyl (zaznaczony kolorem);

• alkoholowe grupy hydroksylowe (wszystkie inne, z wyjątkiem hemiacetalu);

• grupa karbonylowa w formie acyklicznej.

Glikozydy. Glikozydy obejmują pochodne cyklicznych węglowodanów, w których hemiacetalowa grupa hydroksylowa jest zastąpiona przez grupę OR. Składnik glikozydowy nie będący węglowodanem jest nazywany aglikonem. Połączenie między centrum anomerycznym (w aldozach jest to C-1, w ketozie - C-2) i grupie OR nazywane jest glikozydem. Glikozydy są octanami cyklicznych form aldozy lub ketozy.

W zależności od wielkości cyklu tlenkowego glikozydy dzielą się na piranozydy i furanozydy. Glikozydy glukozowe są nazywane glukozydami, rybozy są nazywane rybozydami, itp. Po pełnej nazwie glikozydów następuje nazwa rodnika R, konfiguracja środka anomerycznego (α- lub β-) i nazwa reszty węglowodanowej z zastąpieniem przyrostka -ose do -oside (patrz przykłady na schemacie reakcji poniżej).

Glikozydy powstają w wyniku oddziaływania monosacharydów z alkoholami w warunkach katalizy kwasowej; w tym przypadku reaguje tylko grupa hemiacetalowa OH.

Roztwory glikozydowe nie mają znaczenia.

Transformacja monosacharydu w glikozyd jest złożonym procesem, który przechodzi przez szereg kolejnych reakcji. W ogóle jest

logiczne jest uzyskanie acyklicznych acetali (patrz 5.3). Jednakże, ze względu na odwracalność reakcji w roztworze, formy tautomeryczne wyjściowego monosacharydu i cztery izomeryczne glikozydy (anomery α i β furanozydów i piranozydów) mogą być w równowadze.

Podobnie jak wszystkie acetale, glikozydy są hydrolizowane przez rozcieńczone kwasy, ale są odporne na hydrolizę w słabo alkalicznym środowisku. Hydroliza glikozydów prowadzi do odpowiednich alkoholi i monosacharydów i jest reakcją, odwrotnością ich powstawania. Enzymatyczna hydroliza glikozydów leży u podstaw rozszczepiania polisacharydów przeprowadzanych w organizmach zwierzęcych.

Estry Monosacharydy są łatwo acylowane przez bezwodniki kwasów organicznych, tworząc estry z udziałem wszystkich grup hydroksylowych. Na przykład, gdy oddziałuje się z bezwodnikiem octowym, otrzymuje się acetylowe pochodne monosacharydów. Estry monosacharydowe hydrolizują zarówno w środowisku kwaśnym, jak i alkalicznym.

Szczególnie ważne są estry kwasów nieorganicznych, w szczególności estry fosforanowe - fosforany. Występują we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych i są metabolicznie aktywnymi formami monosacharydów. Najważniejszą rolę odgrywają fosforany d-glukozy i d-fruktozy.

Estry kwasu siarkowego - siarczany - są częścią polisacharydów tkanki łącznej (patrz 11.3.2).

Odzyskiwanie. Gdy monosacharydy są redukowane (ich grupa aldehydowa lub ketonowa), tworzą się alditole.

Heksatomowe alkohole - D-glucyt (sorbitol) i D-mannitol - otrzymuje się przez redukcję odpowiednio glukozy i mannozy. Aldity są łatwo rozpuszczalne w wodzie, mają słodki smak, niektóre z nich (ksylitol i sorbitol) są stosowane jako substytuty cukru dla diabetyków.

Gdy zmniejsza się aldozę, otrzymuje się tylko jeden poliol, a gdy zmniejsza się ketozę, otrzymuje się mieszaninę dwóch polioli; na przykład, d-glucyt i d-mannitol tworzą się z d-fruktozy.

Utlenianie. Reakcje utleniania są stosowane do wykrywania monosacharydów, w szczególności glukozy, w płynach biologicznych (mocz, krew).

W cząsteczce monosacharydu dowolny atom węgla może być utleniony, ale grupa aldehydowa aldozy jest najłatwiej utleniona w postaci otwartej.

Łagodne środki utleniające (woda bromowa) mogą utleniać grupę aldehydową do karboksylu, nie wpływając na inne grupy. Z

Tworzy to kwasy aldonowe. Tak więc, gdy d-glukoza jest utleniana wodą bromową, otrzymuje się kwas d-glukonowy. W medycynie stosuje się sól wapniową - glukonian wapnia.

Działanie silniejszych utleniaczy, takich jak kwas azotowy, nadmanganian potasu, a nawet jony Cu 2+ lub Ag +, prowadzi do głębokiego rozkładu monosacharydów z rozerwaniem wiązań węgiel-węgiel. Łańcuch węglowy zachowuje się tylko w niektórych przypadkach, na przykład, gdy d-glukoza jest utleniana do kwasu d-glukarowego lub d-galaktozy do kwasu galaktarowego (śluzu).

Powstały kwas galaktarowy jest trudno rozpuszczalny w wodzie i wytrąca się, który jest stosowany do wykrywania galaktozy wskazaną metodą.

Aldozy łatwo utleniają się za pomocą złożonych związków miedzi (11) i srebra, odpowiednio, za pomocą odczynników Fehlinga i Tollensa (patrz także 5.5). Takie reakcje są możliwe ze względu na obecność postaci aldehydowej (otwartej) w mieszaninie tautomerycznej.

Ze względu na ich zdolność do regeneracji jonów Cu 2+ lub Ag +, monosacharydy i ich pochodne zawierające potencjalną grupę aldehydową nazywa się redukcją.

Glikozydy nie wykazują zdolności redukujących i nie dają pozytywnego wyniku testu z tymi odczynnikami. Jednakże ketozy są zdolne do redukcji kationów metali, ponieważ w środowisku alkalicznym są izomeryzowane do aldoz.

Bezpośrednie utlenianie jednostki CH2OH monosacharydów do grupy karboksylowej jest niemożliwe ze względu na obecność grupy aldehydowej, która jest bardziej podatna na utlenianie, dlatego, aby przekształcić monosacharyd w kwas uronowy, monosacharyd z zabezpieczoną grupą aldehydową jest utleniany, na przykład, jako glikozyd.

Tworzenie glikozydów kwasu glukuronowego - glukuronidów - jest przykładem biosyntetycznego procesu koniugacji, tj. Procesu wiązania leków lub ich metabolitów ze składnikami odżywczymi, a także z substancjami toksycznymi, a następnie eliminacji z organizmu moczem.

Oligosacharydy są węglowodanami złożonymi z kilku reszt monosacharydowych (od 2 do 10) połączonych ze sobą wiązaniem glikozydowym.

Najprostsze oligosacharydy to disacharydy (biosy), które składają się z dwóch reszt monosacharydowych i są glikozydami (pełne acetale), w których jedna z reszt działa jako aglikon. Zdolność disacharydów do hydrolizy w środowisku kwaśnym z tworzeniem monosacharydów jest związana z naturą acetalu.

Istnieją dwa rodzaje wiązania reszt monosacharydowych:

• ze względu na hemiacetalową grupę OH jednego monosacharydu i dowolnej grupy alkoholowej drugiej (w poniższym przykładzie hydroksyl na C-4); jest to grupa redukujących disacharydów;

• z udziałem hemiacetalowych grup OH obu monosacharydów; Jest to grupa nieredukujących disacharydów.

11.2.1. Redukcja disacharydów

W tych disacharydach jedna z reszt monosacharydowych uczestniczy w tworzeniu wiązania glikozydowego z powodu grupy hydroksylowej (najczęściej w C-4). Disacharyd ma wolną hemiacetalową grupę hydroksylową, w wyniku czego zachowana jest zdolność do otwarcia cyklu.

Właściwości redukujące takich disacharydów i mutarotacja ich roztworów wynikają z cyklookso-tautomerii.

Reprezentatywnymi redukującymi disacharydami są maltoza, celobioza, laktoza.

Maltoza. Ten disacharyd jest również nazywany cukrem słodowym (z łaciny. Maltum - słód). Jest głównym produktem cięcia skrobi pod działaniem enzymu β-amylazy wydzielanego przez gruczoł ślinowy, a także zawartego w słodzie (kiełkującym, a następnie suszonym i rozgniatanym ziarnach zbóż). Maltoza ma mniej słodki smak niż sacharoza.

Maltoza jest disacharydem, w którym reszty dwóch cząsteczek d-glukopiranozy są połączone wiązaniem (1 ^ 4) -glukozydowym.

Aomeryczny atom węgla uczestniczący w tworzeniu tego wiązania ma konfigurację a, a atom anomeryczny z hemiacetalową grupą hydroksylową może mieć konfigurację zarówno a, jak i β (odpowiednio a-i β-maltozę).

W systematycznej nazwie disacharydu „pierwsza” cząsteczka uzyskuje przyrostek -osyl, podczas gdy „druga” zachowuje przyrostek -ose. Ponadto pełna nazwa wskazuje konfigurację obu anomerycznych atomów węgla.

Cellobioza. Ten disacharyd powstaje w wyniku niekompletnej hydrolizy polisacharydu celulozy.

Cellobioza jest disacharydem, w którym reszty dwóch cząsteczek d-glukopiranozy są połączone wiązaniem β (1-4) -glikozydowym.

Różnica między celobiozą a maltozą polega na tym, że anomeryczny atom węgla zaangażowany w tworzenie wiązania glikozydowego ma konfigurację β.

Maltoza jest rozszczepiana przez enzym α-glukozydazę, która nie jest aktywna wobec celobiozy. Celobioza może być rozkładana przez enzym β-glukozydazy, ale enzym ten nie występuje w organizmie ludzkim, dlatego celobioza i odpowiednia celuloza polisacharydowa nie mogą być przetwarzane w organizmie człowieka. Przeżuwacze mogą jeść trawiastą celulozę (błonnik), ponieważ bakterie w przewodzie pokarmowym mają β-glukozydazę.

Różnica konfiguracji między maltozą a celobiozą pociąga za sobą różnicę konformacyjną: wiązanie α-glikozydowe w maltozie jest usytuowane osiowo, a wiązanie β-glikozydowe w celobiozie jest równikowe. Stan konformacyjny disacharydów jest główną przyczyną liniowej struktury celulozy, która obejmuje celobiozę, i cewkową strukturę amylozy (skrobi), zbudowanej z jednostek maltozy.

Laktoza jest zawarta w mleku (4-5%) i jest uzyskiwana z serwatki po oddzieleniu twarogu (stąd jego nazwa „cukier mleczny”).

Laktoza jest disacharydem, w którym reszty d-galaktopiranozy i d-glukopiranozy są połączone wiązaniem glikozydowym P (1-4).

Anomeryczny atom węgla d-galaktopiranozy uczestniczącej w tworzeniu tego wiązania ma konfigurację β. Aomeryczny atom fragmentu glukopiranozy może mieć konfigurację zarówno α, jak i β (odpowiednio α-i β-laktoza).

11.2.2. Nieredukujące disacharydy

Najważniejszym nieredukującym disacharydem jest sacharoza. Jego źródłem jest trzcina cukrowa, burak cukrowy (do 28% suchej masy), soki roślinne i owocowe.

Sacharoza jest disacharydem, w którym reszty a-d-glukopiranozy i β-d-fruktofuranozy są połączone wiązaniami glikozydowymi z powodu hemiacetalowych grup hydroksylowych każdego monosacharydu.

Ponieważ w cząsteczce sacharozy nie ma hemiacetalowych grup hydroksylowych, jest ona niezdolna do cyklookso-tautomerii. Roztwory sacharozy nie są mutarote.

11.2.3. Właściwości chemiczne

Chemicznie oligosacharydy są glikozydami, a redukujące oligosacharydy także wykazują oznaki monosacharydów, ponieważ zawierają potencjalną grupę aldehydową (w postaci otwartej) i hemiacetalową grupę hydroksylową. To właśnie decyduje o ich chemicznym zachowaniu. Wchodzą one w wiele reakcji charakterystycznych dla monosacharydów: tworzą estry, mogą być utleniane i redukowane przez działanie tych samych odczynników.

Najbardziej charakterystyczną reakcją disacharydów jest hydroliza kwasowa, prowadząca do rozszczepienia wiązania glikozydowego z utworzeniem monosacharydów (we wszystkich postaciach tautomerycznych). Ogólnie rzecz biorąc, reakcja ta jest podobna do hydrolizy glikozydów alkilowych (patrz 11.1.5).

Polisacharydy stanowią masę materii organicznej w biosferze Ziemi. Wykonują trzy ważne funkcje biologiczne, działając jako składniki strukturalne komórek i tkanek, rezerwy energii i substancje ochronne.

Polisacharydy (glikany) są wysokocząsteczkowymi węglowodanami. Z natury chemicznej są to poliglikozydy (poliacetal).

Zgodnie z zasadą struktury, polisacharydy nie różnią się od oligosacharydów redukujących (patrz 11.2). Każda jednostka monosacharydowa jest połączona wiązaniami glikozydowymi z poprzednimi i kolejnymi jednostkami. W tym samym czasie, w celu połączenia z kolejnym ogniwem, dostarczana jest hemiacetalowa grupa hydroksylowa, a poprzednia grupa alkoholowa. Różnica polega tylko na ilości reszt monosacharydów: polisacharydy mogą zawierać setki, a nawet tysiące z nich.

W polisacharydach pochodzenia roślinnego najczęściej występują wiązania glikozydowe (1-4), aw polisacharydach pochodzenia zwierzęcego i bakteryjnego istnieją inne rodzaje wiązań. Na jednym końcu łańcucha polimeru znajduje się pozostałość redukującego monosacharydu. Ponieważ jego udział w całej makrocząsteczce jest bardzo mały, polisacharydy praktycznie nie wykazują właściwości redukujących.

Glikozydowy charakter polisacharydów powoduje ich hydrolizę w kwaśnym i trwałym środowisku zasadowym. Pełna hydroliza prowadzi do tworzenia monosacharydów lub ich pochodnych, niekompletnych - do szeregu pośrednich oligosacharydów, w tym disacharydów.

Polisacharydy mają wysoką masę cząsteczkową. Charakteryzują się wyższym poziomem struktury strukturalnej makrocząsteczek typowej dla substancji wysokocząsteczkowych. Wraz ze strukturą pierwotną, to znaczy z określoną sekwencją reszt monomerycznych, ważną rolę odgrywa struktura drugorzędowa określona przez przestrzenne rozmieszczenie łańcucha makrocząsteczkowego.

Łańcuchy polisacharydowe mogą być rozgałęzione lub nierozgałęzione (liniowe).

Polisacharydy dzielą się na grupy:

• homopolisacharydy składające się z pozostałości jednego monosacharydu;

• heteropolisacharydy składające się z reszt różnych monosacharydów.

Homopolisacharydy obejmują wiele polisacharydów roślinnych (skrobia, celuloza, pektyna), zwierzęce (glikogen, chityna) i bakteryjne (dekstrany).

Heteropolisacharydy, które obejmują wiele zwierząt i polisacharydów bakteryjnych, są mniej zbadane, ale odgrywają ważną rolę biologiczną. Heteropolisacharydy w organizmie są związane z białkami i tworzą złożone kompleksy supramolekularne.

Skrobia Ten polisacharyd składa się z dwóch rodzajów polimerów zbudowanych z d-glukopiranozy: amylozy (10-20%) i amylopektyny (80-90%). Skrobia powstaje w roślinach podczas fotosyntezy i „magazynowana” w bulwach, korzeniach i nasionach.

Skrobia jest białą bezpostaciową substancją. Jest nierozpuszczalny w zimnej wodzie, pęcznieje w gorącej wodzie, a część stopniowo się rozpuszcza. Gdy skrobia jest szybko ogrzewana z powodu zawartej w niej wilgoci (10–20%), hydrolityczne rozszczepienie łańcucha makromolekularnego zachodzi na mniejsze fragmenty i powstaje mieszanina polisacharydów, zwana dekstrynami. Dekstryny są bardziej rozpuszczalne w wodzie niż skrobia.

Ten proces rozszczepiania skrobi lub dekstrynizacji odbywa się podczas pieczenia. Skrobia z mąki przekształcona w dekstryny jest łatwiejsza do strawienia ze względu na większą rozpuszczalność.

Amyloza jest polisacharydem, w którym reszty d-glukopiranozy są połączone wiązaniami glikozydowymi (1-4), tj. Fragment disacharydowy amylozy jest maltozą.

Łańcuch amylozy jest nierozgałęziony, zawiera do tysiąca reszt glukozy, masa cząsteczkowa wynosi do 160 tys.

Zgodnie z analizą rentgenowską makrocząsteczka amylozy jest zwinięta w spiralę (rys. 11.2). Dla każdego obrotu spirali istnieje sześć połączeń monosacharydowych. Cząsteczki o odpowiedniej wielkości, na przykład cząsteczki jodu, mogą tworzyć wewnętrzny kanał helisy, tworząc kompleksy zwane związkami inkluzyjnymi. Kompleks amylozy z jodem jest niebieski. Służy do celów analitycznych w celu odkrycia zarówno skrobi, jak i jodu (test jodkrahmal).

Rys. 11.2. Spiralna struktura amylozy (widok wzdłuż osi helisy)

Amylopektyna, w przeciwieństwie do amylozy, ma strukturę rozgałęzioną (ryc. 11.3). Jego masa cząsteczkowa osiąga 1-6 ppm.

Rys. 11.3. Rozgałęziona makrocząsteczka amylopektyny (kolorowe koła - punkty rozgałęzień łańcuchów bocznych)

Amylopektyna jest rozgałęzionym polisacharydem, w którego łańcuchach reszty D-glukopiranozowe są połączone wiązaniami glikozydowymi (1 ^ 4), aw punktach rozgałęzienia wiązaniami (1 ^ 6). Pomiędzy punktami rozgałęzienia znajduje się 20-25 reszt glukozy.

Hydroliza skrobi w przewodzie pokarmowym zachodzi pod wpływem enzymów, które rozkładają wiązania glikozydowe (1-4) i a (1-6). Końcowymi produktami hydrolizy są glukoza i maltoza.

Glikogen. W organizmach zwierzęcych ten polisacharyd jest strukturalnym i funkcjonalnym analogiem skrobi roślinnej. Struktura jest podobna do amylopektyny, ale ma jeszcze więcej rozgałęziających się łańcuchów. Zazwyczaj pomiędzy punktami rozgałęzienia zawiera 10-12, czasem nawet 6 jednostek glukozy. Warunkowo można powiedzieć, że rozgałęzienie makrocząsteczki glikogenu jest dwukrotnie większe niż amylopektyny. Silne rozgałęzienie przyczynia się do funkcji energii glikogenu, ponieważ tylko przy wielu resztach końcowych można zapewnić szybką eliminację wymaganej liczby cząsteczek glukozy.

Masa cząsteczkowa glikogenu jest niezwykle duża i osiąga 100 milionów.Ta wielkość makrocząsteczek przyczynia się do funkcji zapasowego węglowodanu. Tak więc makrocząsteczka glikogenu ze względu na swój duży rozmiar nie przechodzi przez membranę i pozostaje wewnątrz komórki, dopóki nie pojawi się zapotrzebowanie na energię.

Hydroliza glikogenu w środowisku kwaśnym przebiega bardzo łatwo z ilościową wydajnością glukozy. Służy do analizy tkanek pod kątem zawartości glikogenu przez ilość wytworzonej glukozy.

Podobnie jak glikogen w organizmach zwierzęcych, amylopektyna, która ma mniej rozgałęzioną strukturę, odgrywa taką samą rolę jak rezerwowy polisacharyd w roślinach. Wynika to z faktu, że procesy metaboliczne zachodzą znacznie wolniej w roślinach i nie wymagają szybkiego przepływu energii, co czasami jest konieczne dla organizmu zwierzęcego (sytuacje stresowe, stres fizyczny lub psychiczny).

Pulp. Ten polisacharyd, zwany również błonnikiem, jest najczęstszym polisacharydem roślinnym. Celuloza ma dużą wytrzymałość mechaniczną i pełni funkcję materiału nośnego roślin. Drewno zawiera 50-70% celulozy; bawełna to prawie czysta celuloza. Celuloza jest ważnym surowcem dla wielu gałęzi przemysłu (masa celulozowa i papier, tekstylia itp.).

Celuloza jest liniowym polisacharydem, w którym reszty d-gluko-piranozy są połączone wiązaniami P (1-4) -glukozydowymi. Disacharydową cząsteczką celulozy jest celobioza.

Łańcuch makromolekularny nie ma gałęzi, zawiera 2,5–12 tys. Reszt glukozy, co odpowiada masie cząsteczkowej od 400 tys. Do 1-2 mln.

Konfiguracja β anomerycznego atomu węgla prowadzi do tego, że makrocząsteczka celulozy ma ściśle liniową strukturę. Ułatwia to tworzenie wiązań wodorowych w łańcuchu, jak również między sąsiednimi łańcuchami.

Takie pakowanie łańcuchów zapewnia wysoką wytrzymałość mechaniczną, włókno, nierozpuszczalność w wodzie i obojętność chemiczną, co czyni celulozę doskonałym materiałem do budowy ścian komórek roślinnych. Celuloza nie jest rozkładana przez zwykłe enzymy przewodu pokarmowego, ale jest niezbędna do normalnego odżywiania jako balastu.

Istotne pochodne celulozy mają duże znaczenie praktyczne: octany (sztuczny jedwab), azotany (materiały wybuchowe, koloksylina) i inne (sztuczny jedwab, celofan).

Polisacharydy tkanki łącznej. Wśród polisacharydów tkanki łącznej, siarczany chondroityny (skóra, chrząstka, ścięgna), kwas hialuronowy (ciało szkliste oka, pępowina, chrząstka, płyn stawowy) i heparyna (wątroba) zostały w pełni przebadane. Strukturalnie te polisacharydy mają pewne wspólne cechy: ich nierozgałęzione łańcuchy składają się z reszt disacharydowych składających się z kwasu uronowego (d-glukuronowy, d-galakturonowy, l-iduronowy - epimer kwasu d-glukuronowego według C-5) i aminocukru (N-acetyloglukozamina, N-acetylogalaktozamina). Niektóre z nich zawierają pozostałości kwasu siarkowego.

Polisacharydy tkanki łącznej nazywane są czasami kwaśnymi mukopolisacharydami (z łacińskiego śluzu - śluzu), ponieważ zawierają grupy karboksylowe i grupy sulfo.

Siarczany chondroityny. Składają się z reszt disacharydowych N-acetylowanej chondrozyny, połączonych wiązaniami glikozydowymi β (1-4).

N-Acetylochondrozyna jest zbudowana z reszt kwasu D-glukuronowego i N-acetylo-D-galaktozaminy połączonych wiązaniem glikozydowym β (1-3).

Jak sama nazwa wskazuje, te polisacharydy są estrami kwasu siarkowego (siarczanów). Grupa siarczanowa tworzy wiązanie eterowe z grupą hydroksylową N-acetylo-D-galaktozaminy, która jest w pozycji 4 lub 6. W związku z tym wyróżnia się 4-siarczan honroityny i 6-siarczan chondroityny. Masa cząsteczkowa siarczanu chondroityny wynosi 10–60 tys.

Kwas hialuronowy. Ten polisacharyd jest skonstruowany z reszt disacharydowych połączonych wiązaniami glikozydowymi β (1-4).

Reszta disacharydowa składa się z reszt kwasu D-glukuronowego i N-acetylo-D-glukozaminy połączonych wiązaniem glikozydowym β (1-3).

Heparyna. W heparynie powtarzające się jednostki disacharydowe zawierają reszty d-glukozaminy i jednego z kwasów uronowych, d-glukuronowego lub l-iduronowego. Ilościowo przeważa kwas l-iduronowy. Wewnątrz fragmentu disacharydowego zachodzi wiązanie glikozydowe α (1-4) i między fragmentami disacharydowymi wiązanie α (1-4), jeśli fragment kończy się kwasem l-idurowym, i połączenie β (1-4), jeśli d - kwas glukuronowy.

Grupa aminowa większości reszt glukozaminy jest siarczanowana, a niektóre z nich są acetylowane. Ponadto grupy siarczanowe są zawarte w wielu resztach kwasu l-iduronowego (w pozycji 2), jak również w glukozaminie (w pozycji 6). Reszty kwasu d-glukuronowego nie są siarczanowane. Średnio 2,5-3 grupy siarczanowe przypadają na jeden fragment disacharydowy. Masa cząsteczkowa heparyny wynosi 16-20 tys.

Heparyna zapobiega krzepnięciu krwi, tj. Wykazuje właściwości przeciwzakrzepowe.

Wiele heteropolisacharydów, w tym te omówione powyżej, nie zawiera się w postaci wolnej, ale w postaci związanej z łańcuchami polipeptydowymi. Takie wysokocząsteczkowe związki określa się jako mieszane biopolimery, dla których obecnie stosuje się termin glikokoniugaty.

http://vmede.org/sait/?id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010page=12
Up