ЛЕКЦИЯ № 3 УГЛЕВОДЫ
источники энергии в метаболических процессах (в растениях – крахмал, в животных организмах – гликоген); 2. структурные компоненты клеточных стенок растений (целлюлоза), бактерий (мурамин), грибов (хитин); 1.
3. Составные элементы жизненно важных веществ (нуклеиновые кислоты, коферменты, витамины). 4. Некоторые углеводы и их производные используют как лекарственные вещества.
Олигосахариды содержат от двух до десяти остатков моносахаридов, соеди енных н О гликозидными связями.
Полисахариды являются биополимерами и содержат более десяти углевод ых остатков. При н катализуемом кислотами гидролизе олигосахариды и по исахариды л расщепляются с образованием моносахаридов.
Моносахариды классифицируют по нескольким принципам: 1. по числу углеродных атомов, входящих в состав молекулы: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы и т. д. ; * *
* 2. по характеру карбонильной группы: альдозы и кетозы, в зависимости от наличия в них альдегидной или кетонной групп;
* 3. по наличию других групп, кроме карбонильной и гидроксильной, на пример аминосахара содержат вместо гидроксигруппы аминогруппу.
В основу номенклатуры моносахаридов положены тривиальные названия. Принадлежность к ряду (D или L) моносахарида определяется по последнему ассиметрическому атому углерода.
Карбонильная группа и спиртовой гидроксил молекулы моносахарида могут вступать во взаимодействие с образованием циклической полуацетальной формы. Обычно образуются пяти и шестичленные кольца.
a-D-Glucopyranose
a-D-Mannopyranose
a-D-Galactopyranose
Диастереомеры моносахаридов, отличающиеся конфигурацией только одного ассиметрического атома углерода, называются эпимерами.
Эпимеры – частный случай диастереомеров. Например, D глюкоза и D галактоза отличаются друг от друга только конфигурацией С 4, т. е. являются эпимерами по С 4, глюкоза и манноза – эпимеры по С 2.
Кольчато-цепная таутомерия являясь многоатомными спиртами, содержащими карбонильную группу, легко вступают за счет ОН групп у С 4 или С 5 в обратимую внутримолекулярную реакцию присоединения по карбонильной группе. В результате этой реакции из нецикли еского ч таутомера образуются термодинамически более устойчи ые пяти и шестичленные в циклические таутомеры данного мо осахарида. н
Например, пяти и шестичленные циклические таутомеры глюкозы называ тся ю глюкофураноза и глюкопираноза соответственно.
Атом углерода С 1, ранее входивший в со тав карбонильной с группы, в циклическом таутомере называют аномерным, а связанную с ним гидроксильную группу полуацетальной или гликозидной.
В зависимости от пространственного расположения этой гидроксильной группы у циклических таутомеров различают два стереоизомера –аиβ. У природных моно ахаридов в а с аномерах гликозидная гидроксильная группа рас оложена под плоскостью п цикла, а в β аномерах над плоско тью. с
Олигосахариды углеводы, молекулы которых содержат от 2 до 8— 10 остатков моносахаридов, соединённых гликозидными связями (экзоциклическая связь аномерного атома углерода моносахарида с атомом кислорода соседнего моносахаридного остатка); в соответствии с этим различают дисахариды, трисахариды и т. д.
Дисахариды — димеры, состоящие из двух молекул моносахаридов. Молекулы дисахаридов образуются из моносахаридов за счет конденсации цикличе ких таутомеров гексоз. с Дисахариды подразделяются на две группы: восстанавливающие и невосстанавливающие.
Восстанавливающие дисахариды. В этих дисахаридах связь между мономерами осуществляется за счет одного из спиртовых и полуацетального гидроксила. В дисахариде имеется свободная полуацетальная гидроксильная группа, вследствие чего сохраняется способность к раскрытию цикла.
Мальтоза.
в мальтозе имеется свободный гликозидный гидроксил, вследствие чего сохраняется способность к раскрытию цикла и переходу в альдегидную форму. В связи с этим, мальтоза способна вступать в реакции, характерные для альдегидов, и, в частности, давать реакцию "серебряного зеркала", поэтому ее называют восстанавливающим дисахаридом.
Лактоза.
Целлобиоза
Невосстанавливающие дисахариды. В образовании гликозидной связи участвуют оба гликозидных гидроксила, поэтому невосстанавливающие дисахариды не способны к таутомерии с образованием открытой формы и свободной оксо группы. Поэтому невосстанавливающие дисахариды не дают реакций, характерных для открытой формы моносахаридов
сахароза
Полисахариды. Полисахари ды — общее название класса сложных высокомолекулярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или тысяч мономеров — моносахаридов.
Классификация полисахаридов: Если полисахарид содержит остатки моносахарида одного вида, его называют гомополисахаридом. В том случае, когда полисахарид составлен из моносахаридов двух видов или более, регулярно или нерегулярно чередующихся в молекуле, его относят к гетерополисахаридам.
Крахма л — полисахариды амилозы и амилопектина, мономером которых является альфа глюкоза. Молекулы крахмала неоднородны по размерам. Крахмал представляет собой смесь линейных и разветвлённых макромолекул. .
Амилоза (от греч. ámylon — крахмал), один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из линейных или слаборазветвлённых цепочек молекул глюкозы, соединённых связями между 1 м и 4 м углеродными атомами.
Амилопектин (от греч. ámylon — крахмал, pēktes — сбитый, сплочённый), один из основных полисахаридов крахмала, состоящий из разветвленных цепочек молекул глюкозы, соединённых связями как между 1 м и 4 м, так и 1 м и 6 м углеродными атомами.
Гликоген — полисахарид, образованный остатками глюкозы; основной запасной углевод человека и животных. Гликоген (также иногда называемый животным крахмалом, несмотря на неточность этого термина) является основной формой хранения глюкозы в животных клетках.
Гиалуроновая кислота, кислый мукополисахарид, состоящий из повторяющихся единиц a-глюкуронидо N ацетилглюкозамина:
