лекция 20 углеводы и моносахариды

Лекция 20

Углеводы (I)

Углеводы – основная масса органического вещества на земле. Они являются основным источником энергии живых организмов, структурным материалом растительных клеток и соединительных тканей животных организмов. Углеводные компоненты входят в состав важнейших природных веществ: нуклеотидов и нуклеиновых кислот, коферментов, витаминов. Широко используются углеводные соединения в фармации: в составе лекарственных препаратов, в качестве наполнителей и вспомогательных веществ в таблетках и др.

C_n(H₂O)_n

(Карбогидраты)

Классификация углеводов

1) Моносахариды – углеводы, которые при разложении образуют неуглеводные соединения.

2) Полисихариды – углеводы, которые при гидролитическом расщеплении образуют моносахариды.

Моносахариды

Моносахариды – это оксополиспирты – соединения, содержащие в своей структуре оксогруппу и несколько (не менее двух) гидроксильных групп.

Классификация и номенклатура

1) по количеству атомов углерода: триозы, пентозы, гексозы и т.д.

Триозы

Глицериновый альдегид и диоксиацетон – промежуточные продукты углеводного обмена.

Пентозы

Остатки рибозы входят в состав коферментов, нуклеотидов и НК. В организме рибоза образуется из глюкозы в пентозном цикле.

Принадлежность моносахаридов к стереохимическому ряду определяется по конфигурации последнего хирального атома углерода. Все природные моносахариды относятся к D-ряду.

Гексозы

В природе глюкоза встречается, в основном, в составе различных полисахаридов (крахмал, гликоген и др.), свободная глюкоза содержится в фруктах, мёде. В животных организмах – главный метаболит углеводного обмена, продукт питания.

Остальные моносахариды – см. учебник.

Физические свойства

Моносахариды (часто объединяемые под общим название - сахара) – это бесцветные кристаллические вещества, как правило, сладкого вкуса. Очень хорошо растворимы в воде, нерастворимы в органических растворителях.

Химические свойства

Определяются функциональными группами (С=О, ОН).

Цикло-оксотаутомерия

Образование циклических полуацеталей:

α- и β-формы – аномеры – отличаются конфигурацией у атома С-1.

Мутаротация – изменение оптической активности в растворе во времени.

(пояснить!)

Циклические формы термодинамические значительно более устойчивы, чем оксоформы. Все моносахариды в кристаллическом состоянии на 100%, а в растворах на ≈ 99% имеют циклическое строение.

Образование гликозидов

Обратная реакция – гидролиз гликозидов; гликозиды гидролизуются только в кислой среде, в нейтральной и щелочной средах они устойчивы.

Образование простых эфиров (алкилирование)

Образование сложных эфиров

Эфиры фосфорной кислоты (фосфаты)

Фосфаты – это метаболически активные формы моносахаридов.

Реакции окисления

а) в щелочной среде

Эти реакции используются для качественного определения альдоз.

б) в нейтральной и кислой средах

Глюкуроновая кислота в организме используется для детоксикации и выведения ксенобиотиоков. Полимеры глюкуроновой кислоты (полисахариды) – пектиновые вещества плодов и ягод, структурные компоненты соединительной ткани, гепарина.

Реакции восстановления

Сорбит и ксилит используются как заменители сахара для диабетиков.

ЛИТЕРАТУРА:

1. Н.А.Тюкавкина, Ю.И.Бауков – Биоорганическая химия – ДРОФА, М., 2007 г., с. 369-400.

12.09.09

6