19 Аминокислоты
Классификация и номенклатура. Получение аминокислот гидролизом белков, из галогензамещенных кислот, из оксинитрилов. Получение ароматических аминокислот восстановлением нитрокислот.
Физические свойства.
Химические свойства. Общая характеристика. Понятие о биполярном ионе. Изоэлектрическая точка. Реакция по карбоксилу и аминогруппе. Реакции, отличающие -,- и-аминокислоты.
Полипептиды. Понятие о методах синтеза и гидролиза.
Методические указания
Аминокислоты являются «кирпичиками», из которых строятся белки. Аминокислоты бывают заменимые, которые синтезируются в организме человека и животных, и незаменимые, которые синтезируются только в организме растений. Они имеют амфотерный характер, обусловленный одновременным присутствием амино- и карбоксильной группы и находятся в организме в виде биполярных ионов, внутренних солей:
Для аминокислот кроме структурной изомерии известна пространственная (оптическая) изомерия, которая связана с наличием асимметрических атомов углерода. Все входящие в состав природных белков аминокислоты относятся к L-ряду.
При изучении химических свойств аминокислот следует выделить реакции по карбоксильной группе – свойства карбоновых кислот и реакции по аминогруппе – свойства аминов, а также реакции, связанные с взаимным влиянием амино- и карбоксильной групп.
Аминокислоты соединяются друг с другом ковалентной пептидной (амидной) связью, которая образуется за счет NH2-группы одной аминокислоты и СООН–группы другой аминокислоты с выделением молекулы воды. В результате такой реакции поликонденсации получают полипептиды, простейшие белки (протеины).
Вопросы для самопроверки
1. Напишите структурные формулы следующих аминокислот в виде биполярных ионов: аланина, валина, фенилаланина. Назовите их по ИЮПАК номенклатуре.
2. Напишите уравнения реакций, подтверждающие амфотерные свойства 2-аминопропановой кислоты.
3. Какие соединения образуются при нагревании следующих аминокислот: аминоуксусной, β-аминопропионовой, γ-аминомасляной?
4. Напишите структурные формулы всех дипептидов, которые могут образоваться из смеси α-аминоуксусной и α-аминопропионовой кислот.
20 Углеводы
Классификация углеводов.
Моносахарнды.Строение моносахаридов. Стереохимия моноз; пространственные конфигурации моносахаридов.D– иL-ряды. Циклическая структура моносахаридов, характер окисных колец; таутомерия моносахаридов в растворах; понятие о конформационной изомерии.
Способы получения моносахаридов: гидролиз ди- и полисахаридов; альдольная конденсация; оксинитрильныи синтез (метод удлинения цепи); распад по Руффу (метод укорачивания цепи).
Физические свойства моносахаридов.
Химические свойства: окисление, реакция серебряного зеркала, взаимодействие с фелинговой жидкостью, восстановление, реакция с синильной кислотой, взаимодействие с фенилгидразином, действие щелочей, алкилирование и ацилирование. Брожение гексоз. Дегидратация с циклизацией пентоз и гексоз.
Отдельные представители моносахаридов. Гексозы: глюкоза, галактоза, манноза, фруктоза. Пентозы: арабиноза, рибоза, ксилоза.
Понятие о фосфорных эфирах глюкозы и фруктозы, гликозидах и витамине С.
Дисахариды.Восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. Мальтоза. Целлобиоза. Трегалоза. Лактоза. Сахароза.
Высокомолекулярные полисахариды.Крахмал. Гликоген. Целлюлоза. Понятие о пектиновых веществах. Слизи. Камеди.
Методические указания
Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле (до 80% сухого вещества растений и около 2% сухого вещества животных организмов составляют углеводы).
Особое внимание при изучении углеводов следует обратить на строение моно-, ди- и полисахаридов: карбонильные и циклические формы моносахаридов, проекционные формулы Фишера и перспективные формулы Хеуорса, пространственная (оптическая) изомерия, отнесение моносахаридов к D- илиL-ряду и др.
Характерной особенностью моносахаридов является их ярко выраженная способность к таутомерным превращениям. Различают два вида таутомерии в растворах: 1) кольчато-цепную или оксо-окси-таутомерию и 2) кето-енольную. Оба вида таутомерии являются причиной таких явлений, как мутаротация и эпимеризация.
В соответствии с химическим строением моносахариды проявляют свойства карбонильных соединений многоатомных спиртов и полуацеталей.
При изучении строения дисахаридов следует особое внимание обратить на то, с участием каких гидроксильных групп образуется эфирная связь между молекулами моносахаридов, т.е. является дисахарид восстанавливающим или невосстанавливающим.
Полисахариды являются продуктами поликонденсации моносахаридов. По строению их делят на гомополисахариды и гетерополисахариды, но те и другие играют важную биологическую роль.
Вопросы для самопроверки
1. Что такое мутаротация? Напишите уравнение реакции мутаротации для глюкозы.
2. Напишите схему реакции перехода от D-фруктозы к D-маннозе. Какой вид таутомерии имеет место при этом превращении?
3. Напишите уравнение реакции взаимодействия α-D-глюкопиранозы с пропанолом-2 (в присутствии НСl) и назовите продукт реакции.
4. Какие моносахариды образуются при гидролизе сахарозы, какой из них дает реакцию «серебряного зеркала»? Приведите уравнения реакций.
5. Получите невосстанавливающий дисахарид из молекул α- и β-D-глюкопиранозы в формулах Фишера.
6. Напишите схему ступенчатого гидролиза крахмала.