СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА УГЛЕВОДОВ Выполнила Миненок Яна ф-43

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА УГЛЕВОДОВ Выполнила Миненок Яна ф-43 пр

• В зависимости от положения в молекуле карбонильной группы моносахариды подразделяют на альдозы и кетозы. Альдозы содержат функциональную альдегидную группу -НС=О, тогда как кетозы содержат кетонную группу >С=О. Название моносахарида зависит от числа составляющих его углеродных атомов, например альдотриозы, кетотриозы, альдогексозы, кетогексозы и т. д.

УГЛЕВОДЫ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА 3 ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ КОЛИЧЕСТВА СОСТАВЛЯЮЩИХ ИХ МОНОМЕРОВ: МОНОСАХАРИДЫ, ДИСАХАРИДЫ И ПОЛИСАХАРИДЫ.

ГЛЮКОЗА • Глюкоза является альдогексозой. Она может существовать в линейной и циклической формах. Циклическая форма глюкозы, предпочтительная в термодинамическом отношении, обусловливает химические свойства глюкозы. Как и все гексозы, глюкоза имеет 4 асимметричных углеродных атома, обусловливающих наличие стереоизомеров. Возможно образование 16 стереоизомеров, наиболее важные из которых D - и L-глюкоза. Эти типы изомеров зеркально отображают друга. • Расположение Н- и ОН-групп относительно пятого углеродного атома определяет принадлежность глюкозы к D- или L-ряду. В организме млекопитающих моносахариды находятся в Dконфигурации, так к этой форме глюкозы специфичны ферменты, катализирующие её превращения. В растворе при образовании циклической формы моносахарида образуются ещё 2 изомера (α- и β-изомеры), называемые аномерами, обозначающие определённую конформацию Н- и ОН-групп относительно С. У α-D-глюкозы ОН-группа располагается ниже плоскости кольца, а у β-D-глюкозы, наоборот, над плоскостью кольца.

ФРУКТОЗА ЯВЛЯЕТСЯ КЕТОГЕКСОЗОЙ (КЕТОГРУГША НАХОДИТСЯ У ВТОРОГО УГЛЕРОДНОГО АТОМА). ФРУКТОЗА ТАК ЖЕ, КАК И ГЛЮКОЗА, СУЩЕСТВУЕТ В ЦИКЛИЧЕСКОЙ ФОРМЕ, ОБРАЗУЯ Α- И Β-АНОМЕРЫ. • Реакции моносахаридов • Присутствие гидроксильных, альдегидных и кетонных групп позволяет моносахаридам вступать в реакции, характерные для спиртов, альдегидов или кетонов. Эти реакции довольно многочисленны. В данном разделе будут описаны лишь некоторые из них, причём в основном имеющие наибольшее биологическое значение. • В этом разделе основные реакции моносахаридов рассмотрены на примере Dглюкозы (рисунок 6. 2), хотя надо иметь в виду, что в метаболизме углеводов принимают участие и другие моносахариды, а также их производные. • Мутаротация, или аномеризация - взаимопревращение аномерных форм моносахаридов, α- и β-формы аномеров находятся в растворе в состоянии равновесия. При достижении этого равновесия происходит мутаротация размыкание и замыкание пиранового кольца и, соответственно, изменение расположения Н- и ОН-групп при первом углероде моносахарида. • Образование гликозидов. Гликозидная связь имеет важное биологическое значение, потому что именно с помощью этой связи осуществляется ковалентное связывание моносахаридов в составе олиго- и полисахаридов. При образовании гликозидной связи аномерная ОН-группа одного моносахарида взаимодействует с ОН-группой другого моносахарида или спирта.

ЭТЕРИФИКАЦИЯ - ЭТО РЕАКЦИЯ ОБРАЗОВАНИЯ ЭФИРНОЙ СВЯЗИ МЕЖДУ ОН-ГРУППАМИ МОНОСАХАРИДОВ И РАЗЛИЧНЫМИ КИСЛОТАМИ. В МЕТАБОЛИЗМЕ УГЛЕВОДОВ ВАЖНУЮ РОЛЬ ИГРАЮТ ФОСФОЭФИРЫ - ЭФИРЫ МОНОСАХАРИДОВ И ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ. В МЕТАБОЛИЗМЕ ГЛЮКОЗЫ ОСОБОЕ МЕСТО ЗАНИМАЕТ ГЛЮКОЗО-6 -ФОСФАТ. ОБРАЗОВАНИЕ ГЛЮКОЗО-6 -ФОСФАТА ПРОИСХОДИТ В ХОДЕ АТФ-ЗАВИСИМОЙ РЕАКЦИИ ПРИ УЧАСТИИ ФЕРМЕНТОВ, ОТНОСЯЩИХСЯ К ГРУППЕ КИНАЗ. АТФ В ДАННОЙ РЕАКЦИИ ВЫСТУПАЕТ КАК ДОНОР ФОСФАТНОЙ ГРУППЫ. ФОСФОЭФИРЫ МОНОСАХАРИДОВ МОГУТ ОБРАЗОВЫВАТЬСЯ И БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АТФ. НАПРИМЕР, ГЛЮКОЗО-1 -ФОСФАТ ОБРАЗУЕТСЯ ИЗ ГЛИКОГЕНА ПРИ УЧАСТИИ Н 3 РО 4. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ФОС-ФОЭФИРОВ МОНОСАХАРИДОВ ЗАКЛЮЧАЕТСЯ В ТОМ, ЧТО ОНИ ПРЕДСТАВЛЯЮТ СОБОЙ МЕТАБОЛИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ СТРУКТУРЫ. РЕАКЦИЯ ФОСФОРИЛИРОВАНИЯ МОНОСАХАРИДОВ ВАЖНА ДЛЯ МЕТАБОЛИЗМА ЕЩЁ И ПОТОМУ, ЧТО КЛЕТОЧНАЯ МЕМБРАНА МАЛО ПРОНИЦАЕМА ДЛЯ ЭТИХ СОЕДИНЕНИЙ, Т. Е. КЛЕТКА УДЕРЖИВАЕТ МОНОСАХАРИДЫ БЛАГОДАРЯ ТОМУ, ЧТО ОНИ НАХОДЯТСЯ В ФОСФОРИЛИРОВАННОЙ ФОРМЕ. ОКИСЛЕНИЕ И ВОССТАНОВЛЕНИЕ. ПРИ ОКИСЛЕНИИ КОНЦЕВЫХ ГРУПП ГЛЮКОЗЫ -СНО И -СН 2 ОН ОБРАЗУЮТСЯ 3 РАЗЛИЧНЫХ ПРОИЗВОДНЫХ. ПРИ ОКИСЛЕНИИ ГРУППЫ -СНО ОБРАЗУЕТСЯ ГЛЮКОНОВАЯ КИСЛОТА. ЕСЛИ ОКИСЛЕНИЮ ПОДВЕРГАЕТСЯ КОНЦЕВАЯ ГРУППА -СН 2 ОН, ОБРАЗУЕТСЯ ГЛЮКУРОНОВАЯ КИСЛОТА. А ЕСЛИ ОКИСЛЯЮТСЯ ОБЕ КОНЦЕВЫЕ ГРУППЫ, ТО ОБРАЗУЕТСЯ САХАРНАЯ КИСЛОТА, СОДЕРЖАЩАЯ 2 КАРБОКСИЛЬНЫЕ ГРУППЫ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПЕРВОГО УГЛЕРОДА ПРИВОДИТ К ОБРАЗОВАНИЮ САХАРОСПИР-ТА СОРБИТОЛА.

дисахариды

САХАРОЗА - ДИСАХАРИД, СОСТОЯЩИЙ ИЗ Α-D-ГЛЮКОЗЫ И Β-DФРУКТОЗЫ, СОЕДИНЁННЫХ Α, Β-1, 2 -ГЛИКОЗИДНОЙ СВЯЗЬЮ. В САХАРОЗЕ ОБЕ АНОМЕРНЫЕ ОН-ГРУППЫ ОСТАТКОВ ГЛЮКОЗЫ И ФРУКТОЗЫ УЧАСТВУЮТ В ОБРАЗОВАНИИ ГЛИКОЗИДНОЙ СВЯЗИ. СЛЕДОВАТЕЛЬНО, САХАРОЗА НЕ ОТНОСИТСЯ К ВОССТАНАВЛИВАЮЩИМ САХАРАМ.

• Лактоза - молочный сахар; В коровьем молоке содержится до 5% лактозы, в женском молоке - до 8%. В лактозе аномерная ОН-группа первого углеродного атома остатка D-галактозы связана β-гликозидной связью с четвёртым углеродным атомом D-глюкозы (β-1, 4 -связь). Поскольку аномерный атом углерода остатка глюкозы не участвует в образовании гликозидной связи, следовательно, лактоза относится к восстанавливающим сахарам.

Мальтоза состоит из двух остатков D-глюкозы, соединённых α-1, 4 -гликозидной связью. Изомальтоза - промежуточный продукт, образующийся при расщеплении крахмала в кишечнике. Состоит из двух остатков D-глюкозы, но соединены эти моносахариды α-1, 6 -гликозидной связью.

ПОЛИСАХАРИДЫ Структурные различия между полисахаридами определяются: - строением моносахаридов, составляющих цепь; - типом гликозидных связей, соединяющих мономеры в цепи; - последовательностью остатков моносахаридов в цепи.

В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВЫПОЛНЯЕМЫХ ИМИ ФУНКЦИЙ ПОЛИСАХАРИДЫ МОЖНО РАЗДЕЛИТЬ НА 3 ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ: - РЕЗЕРВНЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ, ВЫПОЛНЯЮЩИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКУЮ ФУНКЦИЮ. ЭТИ ПОЛИСАХАРИДЫ СЛУЖАТ ИСТОЧНИКОМ ГЛЮКОЗЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫМ ОРГАНИЗМОМ ПО МЕРЕ НЕОБХОДИМОСТИ. РЕЗЕРВНАЯ ФУНКЦИЯ ЭТИХ УГЛЕВОДОВ ОБЕСПЕЧИВАЕТСЯ ИХ ПОЛИМЕРНОЙ ПРИРОДОЙ. МЕНЕЕ РАСТВОРИМЫ, ЧЕМ МОНОСАХАРИДЫ, СЛЕДОВАТЕЛЬНО ОНИ НЕ ВЛИЯЮТ НА ОСМОТИЧЕСКОЕ ДАВЛЕНИЕ И ПОЭТОМУ МОГУТ НАКАПЛИВАТЬСЯ В КЛЕТКЕ, НАПРИМЕР, КРАХМАЛ - В КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ, ГЛИКОГЕН - В КЛЕТКАХ ЖИВОТНЫХ; - СТРУКТУРНЫЕ ПОЛИСАХАРИДЫ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩИЕ КЛЕТКАМ И ОРГАНАМ МЕХАНИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ; - ПОЛИСАХАРИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА, ПРИНИМАЮТ УЧАСТИЕ В ОБРАЗОВАНИИ ТКАНЕЙ, А ТАКЖЕ В ПРОЛИФЕРАЦИИ И ДИФФЕРЕНЦИРОВКЕ КЛЕТОК. ПОЛИСАХАРИДЫ МЕЖКЛЕТОЧНОГО МАТРИКСА ВОДОРАСТВОРИМЫ И СИЛЬНО ГИДРАТИРОВАНЫ.

КРАХМАЛ - НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫЙ УГЛЕВОДНЫЙ КОМПОНЕНТ ПИЩЕВОГО РАЦИОНА. ЭТО РЕЗЕРВНЫЙ ПОЛИСАХАРИД РАСТЕНИЙ, СОДЕРЖАЩИЙСЯ В НАИБОЛЬШЕМ КОЛИЧЕСТВЕ (ДО 45% ОТ МАССЫ СУХОГО ВЕЩЕСТВА) В ЗЁРНАХ ЗЛАКОВ (ПШЕНИЦА, КУКУРУЗА, РИС И ДР. ), А ТАКЖЕ ЛУКОВИЦАХ, СТЕБЛЯХ И КЛУБНЯХ РАСТЕНИЙ (В КАРТОФЕЛЕ ПРИМЕРНО 65%). ОН НАХОДИТСЯ В КЛЕТКАХ РАСТЕНИЙ В ВИДЕ ГРАНУЛ, ПРАКТИЧЕСКИ НЕРАСТВОРИМ В ВОДЕ.

КРАХМАЛ СОСТОИТ ИЗ АМИЛОЗЫ И АМИЛОПЕКТИНА. АМИЛОЗА НЕРАЗВЕТВЛЁННЫЙ ПОЛИСАХАРИД, ВКЛЮЧАЮЩИЙ 200 -300 ОСТАТКОВ ГЛЮКОЗЫ, СВЯЗАННЫХ Α-1, 4 -ГЛИКОЗИДНОЙ СВЯЗЬЮ. БЛАГОДАРЯ ΑКОНФИГУРАЦИИ ГЛЮКОЗНОГО ОСТАТКА, ПОЛИСАХАРИДНАЯ ЦЕПЬ ИМЕЕТ КОНФОРМАЦИЮ СПИРАЛИ. СИНЯЯ ОКРАСКА ПРИ ДОБАВЛЕНИИ ЙОДА К РАСТВОРУ КРАХМАЛА ОБУСЛОВЛЕНА НАЛИЧИЕМ ТАКОЙ СПИРАЛИ. АМИЛОПЕКТИН ИМЕЕТ РАЗВЕТВЛЁННУЮ СТРУКТУРУ. В МЕСТАХ ВЕТВЛЕНИЯ ОСТАТКИ ГЛЮКОЗЫ СОЕДИНЕНЫ Α-1, 6 -ГЛИКОЗИДНЫМИ СВЯЗЯМИ. ЛИНЕЙНЫЕ УЧАСТКИ СОДЕРЖАТ ПРИМЕРНО 20 -25 ОСТАТКОВ ГЛЮКОЗЫ. ПРИ ЭТОМ ФОРМИРУЕТСЯ ДРЕВОВИДНАЯ СТРУКТУРА, В КОТОРОЙ ИМЕЕТСЯ ЛИШЬ ОДНА АНОМЕРНАЯ ОН-ГРУППА.

Строение крахмала: Гликоген представляет собой структурный аналог крахмала, но имеет большую степень ветвления: примерно на каждые 10 остатков глюкозы приходится одна α -1, 6 -гликозидная связь.

Целлюлоза (клетчатка) - основной структурный полисахарид растений. Это самое распространённое органическое соединение на земле. Целлюлоза имеет молекулярную массу порядка 10 6 Д, длина молекулы может доходить до 6 -8 мкм. Целлюлоза - линейный полисахарид гомогликан, построенный из остатков глюкозы, соединённых между собой β-1, 4 -гликозидными связями. Пищеварительная система человека не имеет ферментов, гидролизующих β-связи в полисахаридах. Поэтому целлюлоза неиспользуемый углевод, но этот пищевой компонент необходим для нормального протекания переваривания

• Всё