Углеводы МОНОСАХАРИДЫ ОЛИГОСАХАРИДЫ дисахариды 1

Углеводы МОНОСАХАРИДЫ, ОЛИГОСАХАРИДЫ (дисахариды) 1

• • План 1. Понятие об углеводах 2. Биологическая роль 3. Классификация 4. Стереоизомерия. Конформация 5. Примеры формул по Фишеру (С 5, С 6) 6. Циклические формы МС по Фишеру и Хеуорсу 7. Схемы таутомерных превращений D-глюкозы, D-фруктозы 8. Производные МС: • аминосахара • сульфопроизводные • ацилированные производные • 9. Химические свойства углеводов: • образование спирта • окисление в мягких и жестких условиях • образование гликозидов • образование сложных эфиров • образование фосфатов МС • 10. Качественные реакции на глюкозу • 11. Олигосахариды: определение, представители, характеристика, свойства 2

• Углеводы – это полигидроксиальдегиды и полигидроксикетоны и их производные, например: глюкоза (полигидроксиальдегид) фруктоза (полигидроксикетон) 3

4

• Биологическая роль углеводов 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Энергетическая Пластическая Депонирующая Структурная Рецепторная Гомеостатическая Защитная 5

КЛАССИФИКАЦИЯ УГЛЕВОДОВ Моносахариды Альдозы Кетозы Полисахариды Гомополисахариды КРАХМАЛ ГЛИКОГЕН Моносахариды Олигосахариды Дисахариды ГИАЛУРОНОВАЯ КИСЛОТА МАЛЬТОЗА ГЕПАРИН САХАРОЗА ЦЕЛЛЮЛОЗА ЛАКТОЗА ЦЕЛЛЮЛОЗА ГЕКСОЗЫ ИЗОМАЛЬТОЗА ДЕЗОКСИРИБОЗА ГЛЮКОЗА ФРУКТОЗА Гетерополисахариды Хондроитинсуль фаты

• Классификация углеводов • Моносахариды (простые сахара, например, глюкоза) • Олигосахариды (углеводы, содержащие 2 -10 остатков моносахаридов, например сахароза). • Полисахариды (углеводы, содержащие более 10 остатков моносахаридов, но обычно – тысячи и миллионы). 7

• 1. Моносахариды • Моносахариды – простейшие углеводы, не гидролизующиеся на более простые углеводы (греч. mono – один) • 1. 1. Классификация моносахаридов • a) по числу атомов углерода в молекуле • Триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы, декозы. • б) по функциональной группе • Альдозы – содержат альдегидную группу • Кетозы – содержат кетонную группу. • Используется также совмещённая классификация, например: альдопентоза – альдоза и пентоза (напр. рибоза) кетогексоза – кетоза и гексоза (напр. фруктоза) 8

9

10

изомерия пространст венная структурная стереоизо мерия энантиоме рия диастерео мерия 11

• Изомерия • Структурная изомерия • альдозы изомерны кетозам – глюкоза является изомером фруктозы • 12

• Стереоизомерия • Принадлежность к D- или L-ряду у моносахаридов определяется не по первому асимметрическому атому, а по последнему 13

• Энантиомерия 14

• Диастереомерия 15

• Конформации молекул моносахаридов 16

• Кольчато-цепная таутомерия: цикло-оксо таутомерия 17

• Кольчато-цепная таутомерия: цикло-оксо таутомерия 18

• Циклические формы моносахаридов • Образование циклических полуацеталей 19

Циклические формы моносахаридов Образование циклических полуацеталей 20

• перспективные формулы Хэуорса 21

• Производные моносахаридов • Дезоксисахара рибоза 2 -дезокси-D-рибоза b-2 -дезокси-D-рибофураноза 22

• Аминосахара D-глюкозамин D-галактозамин D-маннозамин 23

• Химические свойства • Образование гликозидов D-глюкопираноза O-метил-b-D-глюко- O-метил-a-D-глюко пиранозид 24

• Свойства гликозидов 25

• Образование простых эфиров b-D-глюкопираноза O-метил-2, 3, 4, 6 -тетраметил. D-глюкопиранозид O-метил-2, 3, 4, 6 -тетраметил-Dглюкопиранозид 2, 3, 4, 6 -тетраметил. D-глюкопираноза 26

• Образование сложных эфиров D-глюкопираноза 1, 2, 3, 4, 6 -пентаацетил-D-глюкопираноза 27

• Окисление моносахаридов • Гликоновые кислоты образуются при окислении альдегидной группы до карбоксильной: глюкоза глюконовая кислота 28

• Гликаровых (аровые) кислоты образуются при жёстком окислении. При этом окисляется и альдегидная группа и первичная спиртовая галактоза галактаровая кислота 29

• Гликуроновые (уроновые) кислоты образуются при окислении первичной спиртовой группы, не затрагивая альдегидную группу: глюкуроновая кислота галактуроновая кислота маннуроновая кислота 30

• Восстановление моносахаридов 31

Ксилоза → ксилит (E 967) Манноза → маннит Глюкоза→ глицит(сорбит) E 420 http: //www. sorbit. ru/ 32

• Получение моносахаридов • Природные источники 6 CO 2 + 6 H 2 O → C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 http: //ru. wikipedia. org/wiki/%D 0%A 4%D 0%B 0%D 0%B 9%D 0%BB: Plagiomnium_affine_laminazellen. jpeg 33

• Гидролиз дисахаридов, олигосахаридов и полисахаридов Сахароза + H 2 O → глюкоза + фруктоза Мальтоза + H 2 O → глюкоза + глюкоза Лактоза + H 2 O → глюкоза + галактоза 34

• Гидролиз дисахаридов мальтоза лактоза глюкоза галактоза глюкоза 35

• Олигосахариды (греч. oligo – несколько) – углеводы, гидролизующиеся с образованием нескольких молекул моносахаридов (2 -10). 36

• Классификация олигосахаридов • 1 По числу моносахаридных звеньев: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды и т. д. • 2 По восстанавливающей способности: восстанавливающие невосстанавливающие 37

• Структура дисахаридов Два остатка моносахаридов связаны друг с другом гликозидной связью. 38

• Тип гликозидной связи a-1, 4 b-1, 4 39

• Номенклатура дисахаридов a-D-глюкопиранозил – a(1 → 2) bb-D-фруктофуранозид a-D-глюкопиранозил- a(1→ 4)a-D-глюкопираноза 40

• Отличия восстанавливающих дисахаридов от невосстанавливающих • Сахароза – невосстанавливающий дисахарид, построенный из остатков глюкозы и фруктозы. • Гликозидная связь образуется за счёт полуацетальных гидроксильных групп и глюкозы и фруктозы. 41

42

• Мальтоза – восстанавливающий дисахарид, построенный из двух остатков глюкозы, которые связываются за счёт полуацетальной гидроксильной группы одной молекулы глюкозы и спиртовой OH-группы другой молекулы глюкозы. 43

44

• Химические свойства дисахаридов • Кольчато-цепная таутомерия. Мутаротация 45

• Окисление дисахаридов мальтоза мальтобионовая кислота Окислители: Реактив Фелинга, реактив Толленса, бром и другие окислители, окисляющие альдегиды *Сахароза и трегалоза реактивом Фелинга не окисляются, ибо являются невосстанавливающими дисахаридами 46

• Гидролиз дисахаридов мальтоза лактоза глюкоза галактоза глюкоза 47

сахароза α, D-глюкопираноза β, D-фруктфураноза 48

• Образование гликозидов, простых и сложных эфиров и хелатных комплексных соединений с ионами меди(II) • Как и моносахариды, дисахариды способны проявлять эти свойства. Однако следует уточнить, что только восстанавливающие дисахариды способны образовывать гликозиды, так как именно у них есть свободная полуацетальная OH-группа. 49

• Отдельные дисахариды Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар). a-D-глюкопиранозил – a(1→ 2)b-b-D-фруктофуранозид 50

• Мальтоза (солодовый сахар, лат. malt - солод). • a-D-глюкопиранозил-(1→ 4)- a-Dглюкопираноза 51

• Целлобиоза. • b-D-глюкопиранозил-(1→ 4)- a-Dглюкопираноза 52

• Лактоза (лат. lactis - молоко) – молочный сахар. • b-D-галактопиранозил-(1→ 4)- a-Dглюкопираноза 53

• Лактулоза • b-D-галактопиранозил-(1→ 4)-D-фруктоза Торговые названия «Дюфалак» , «Ливолюк» , «Нормазе» , «Порталак» , «Ромфалак» Применение: Запор (в т. ч. хронический), печеночная энцефалопатия, включая кому и прекому (лечение и профилактика), нарушение флоры кишечника (в т. ч. при сальмонеллезах, шигеллезах и др. ), синдром гнилостной диспепсии у детей раннего возраста, болевой синдром после удаления геморроидальных узлов. 54

http: //www. e-lekar. ru/art/58451/ http: //aptekaforte. ru/Netshop/catalogue/ catalogue_3084. html http: //irecommend. ru/content/lekarstvo-laktuloza-sirop http: //medi. ru/doc/g 04102. htm 55

• Полисахариды (полиозы) • Классификация полисахаридов 1. Гомополисахариды 2. Гетерополисахариды Гомополисахариды также называются гликанами. Гликаны могут быть гексозанами или пентозанами 56

• Структура полисахаридов • Первичная структура полисахаридов – это последовательность мономерных остатков. • Помимо первичной структуры полисахариды могут обладать вторичной структурой – например, амилоза представляет собой макромолекулу, свёрнутую в спираль. 57

• Химические свойства полисахаридов • 1 Окисление • 2 Образование простых и сложных эфиров • 3 Гидролиз • In vivo гидролиз полисахаридов «катализируется» ферментами: крахмал гидролизуется амилазами, целлюлоза – целлюлазами, гемицеллюлозы – гемицеллюлазами. 59

• Крахмал, как правило, представляет собой смесь двух полисахаридов – амилозы и амилопектина. Фрагмент молекулы амилозы 60

61

• Амилопектин имеет разветвлённое строение. 62

Молекулярная масса амилопектина 1 -6 миллионов. 63

• При частичном гидролизе крахмала образуются полисахариды – декстрины. • Декстринизация идёт при нагревании крахмала, например при выпечке хлеба, или глажении накрахмаленных тканей. 64

• 5. Гликоген (животный крахмал) 65

• Целлюлоза (клетчатка) (лат. cellula - клетка) 66

• Хитин 67

• Декстраны 68

Плазмозаменяющий раствор – полиглюкин содержит частично гидролизованный декстран, полученный из Leuconostoc mesenteroides 69

• Пектиновые вещества полигалактуроновая метоксилированная полигалактуроновая кислота кислота Пищевая добавка E 440 70

• Полисахариды соединительной ткани (мукополисахариды) • Соединительная ткань выполняет опорную, трофическую (питательную) и защитную функции. К соединительной ткани относят подкожную клетчатку, сухожилия, связки, кости, хрящи, стенки крупных кровеносных сосудов, роговицу. К соединительной ткани относят также кровь и лимфу. 71

Хондроитинсульфаты Хондроитин-6 -сульфат 72

• Гиалуроновая кислота 73

• Гиалуроновая кислота вместе с хондроитинсульфатом образуют очень сложные агрегаты, напоминающие ёрш для мыться бутылок.

• В составе таких структур – ершей- встречается кератансульфаты I и II, состоящие из повторяющихся звеньев {D-Галактоза – N-ацетил-Dглюкозамин} и содержащие сульфатные остатки. • Гепарин (лат. hepar – печень) содержит остатки ацетилированного или сульфированного D-глюкозамина, D-глюкуроновой и Lидуроновой кислот. Гепарин содержится в клеточных стенках кровеносных сосудов, выполняя антикоагулянтную функцию. • Гепарансульфат состоит из остатков тех же моносахаридных производных. Однако в составе гепарина преобладающей уроновой кислотой является D-глюкуроновая, а в гепарансульфате Lидуроновая. • Дерматансульфат по структуре напоминает и хондроитинсульфат и гепарансульфат. Его отличие от хондроитинсульфата состоит в том, что вместо D-глюкуроновой кислоты, он содержит L-идуроновую кислоту. • Все эти полисахариды связаны с белковой частью, образуя протеогликаны. 75

Спасибо за Ваше внимание! 76