9.5. Биологическое значение моносахаридов и их производных.

Лекарственные препараты- углеводы

Глюкоза

В организме человека свободные моносахариды образуются в кишечном тракте при переваривании дисахаридов и полисахаридов и поступают в кровь. По мере всасывания гексозы ( галактоза, фруктоза) превращаются в глюкозу. В крови поддерживается определенный уровень глюкозы, которая быстро усваивается тканями и клетками крови: нервной тканью, эритроцитами – без глюкозы все процессы жизнедеятельности в этих

клетках прекращаются. При недостатке кислорода( гипоксии) глюкоза становится единственным веществом, обеспечивающим мышечную деятельность. В крови содержится 3.3 -5,5 мМоль/л ( 80 -120 мг в 100мл крови или 4-6 г в объеме всей крови ).

Свободная глюкоза встречается в виноградном соке и соке спелых сладких фруктов, в растениях она запасается в составе олигосахарида сахарозы или полисахарида крахмала.

Глюкоза и многие гексозы, их олиго- и полисахариды подвергаются « брожению»- так называют процессы превращения углеводов с участием микроорганизмов

Спиртовое брожение

С6 Н12 О6 —— ферменты —— > 2 С2 Н5 ОН + 2 СО2

Молочнокислое брожение( в мышцах этот процесс носит название анаэробный гликолиз)

С6 Н12 О6 —— ферменты —— > 2 С3 Н6 О3 ( молочная кислота)

Препараты глюкозы( Glucosum , Dextrosum ) используются в медицине, выпускают в виде порошков, таблеток, стерильных растворов, добавляют в другие лекарственные средства..

Растворы стерилизуют при температуре от 100⁰ до 121⁰. для стабилизации добавляют 0.1Н раствор НСl. Для внутривенного введения используют изотонические растворы 4,0-4,5% ( изотонический раствор имеет осмотическое давление соответствующее осмотическому давлению крови ) и гипертонические 10—40% ( выше осмотического давления крови).

Изотонические растворы применяют при кровопотере для возмещения объема циркулирующей крови, глюкоза вызывает усиление энергетических процессов в тканях. Гипертонические растворы повышают осмотические давление, усиливают отток жидкости из тканей в кровь, способствуют выделению из органов токсических веществ и увеличивают поступление глюкозы в мозг, сердце, печень, мышцы.

Глюкуроновая кислота

Образуется в организме из уридилдифосфатглюкозы ( УДФ-глюкозы) ( см. лекцию «Нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, азотистые основания) и присутствует в виде уридилдифосфатглюкуроновой кислоты ( УДФ-глюкуроновой кислоты). Соединение участвует в двух важнейших направлениях метаболических процессов:

- обезвреживание токсических соединений, поступающих в организм извне и образующихся в процессе обмена веществ ( см. вышеназванную лекцию)

- синтез гетерополисахаридов- гликозаминогликанов(ГАГ) – гиалуроновой кислоты, гепарина( см. лекцию «Полисахариды»)

Маннит ( Mannitum)

Получают при восстановлении маннозы, шестиатомный спирт С6 Н14 О6. белый кристаллический порошок, хорошо растворимый в воде. Гипертонические растворы оказывают очень сильное диуретическое( мочегонное) действие. Применяют в виде 10-20% растворов для внутривенного введения.

Для проверки усвоения темы рекомендуем ответить на вопросы:

1. Запишите формулу D- 2-дезоксирибозы и подумайте, возможна ли изомеризация

и эпимеризация этого соединения в слабощелочном растворе?

2. Сколько стереоизомеров образует альдотетроза? Сколько изомеров у D-тетрозы?

Напишите реакцию восстановления D-тетроз. Изомер, при восстановлении которого образуется оптически неактивный спирт, называется D -эритроза. Почему спирт оптически неактивен? Знаете ли вы аналогичный пример другого соединения ?

( если затруднитесь ответить, посмотрите решение и ответ на аналогичное задание в «Практикуме по биоорганической химии» Л.А.Каминская, С.Г.Перевалов).

3. В чем сходство и отличие изомерных превращений «эпимеризация» и

« аномеризация». В каком случае образуется новое химическое соединение?

4. В процессе биохимического превращения из 3-фосфоглицеринового альдегида и монофосфодиоксиацетона образуется 1,6- дифосфофруктоза. Запишите структурные формулы названных соединений.

5. Напишите структурные формулы фосфорных эфиров глюкозы: глюкозо-6-фосфата и

глюкозо-1- фосфата. Какое из соединений может превратиться в фосфорный эфир фруктозы?

6. В природе встречается моносахарид имеет D- и L- фукоза: 6-дезоксигалактоза

В формировании иммунитета большое значение имеет L- фукоза. Она встречается в женском грудном молоке, в составе гликопротеинов групповых факторов крови.

Составьте формулы энантиомеров в проекциях Фишера и формулы Хеуорса аномеров

D- фукозы .

7. В растительных и животных клетках происходит превращение глюкозо-6-фосфата, заканчивающееся образованием пировиноградной( в присутствии кислорода) или молочной кислоты (обеспечивает клетку АТФ в отсутствие кислорода -анаэробных условиях). Составьте частичную последовательность реакций гликолиза- важного энергетического процесса ( все соединения изучены в теме «Углеводы» и предшествующих темах) :

D- Глюкозо-6-фосфат ——> D- фруктозо-6- фосфат ——> D- фруктозо-1,6-дифосфат——> D- 3-ф-глицериновый альдегид ——> ФЕП (фосфорный эфир енольной формы пировиноградной кислоты) ——> пировиноградная кислота ——> D- молочная кислота

ЛЕКЦИЯ 10

УГЛЕВОДЫ. ОЛИГОСАХАРИДЫ. ПОЛИСАХАРИДЫ

Содержание лекции

10.1 Олигосахариды . Дисахариды. Строение, свойства, медико-биологическое

значение

10.1.1 Нередуцирующие дисахариды ( сахароза, трегалозы)

10.1.2 Редуцирующие дисахариды ( лактоза, мальтоза, целлобиоза,

циклодекстрины)

10.2 Полисахариды : строение, медико-биологическое значение. свойства

10.2.1 Гомополисахариды ( крахмал, гликоген, целлюлоза, декстран )

10.2.2 Гетерополисахариды ( гиалуроновая кислота, хондроитинсульфат,

гепарин)

Исходный уровень знаний для усвоения темы:

Химические свойства моносахаров, редуцирующие и нередуцирующие моносахара, цикло-оксотаутомерия., образование гликозидов, аминосахара.

Ключевые слова к теме

Амилоза, амилопектин, гепарин, гиалуроновая кислота, декстран, декстрин, дисахариды, крахмал, лактоза, мальтоза, олигосахариды, сахароза, хондроитинсульфат, циклодекстрины, целлобиоза, целлюлоза.

В клетках животных и растений присутствуют углеводы, которые образуются в результате соединения мономерных звеньев моносахаридов.

Олиго- и полисахара отличаются количеством мономерных звеньев:

олигосахара содержат до 10-12 моносахаридов, углеводы с большим числом звеньев относят к полисахаридам. Соединение моносахаридов происходит путем реакции поликонденсации, выделяется вода, образуются гликозидные связи.