УГЛЕВОДЫ Углеводы сахара общее название обширного

УГЛЕВОДЫ

Углеводы (сахара) – общее название обширного класса природных органических соединений с бруттоформулой Cx(H 2 O)y.

По отношению к кислотному гидролизу и по физико-химическим свойствам углеводы подразделяются на три большие группы: Моносахариды Сn. Н 2 n. Оn, где n = 3 10 Олигосахариды (С 6 Н 10 О 5)n, где n<10 Полисахариды (С 6 Н 10 О 5)n, где n>10

Моносахариды (монозы) — углеводы, не Моносахариды способные подвергаться кислотному гидролизу с образованием более простых сахаров. Существует несколько способов классификации моносахаридов: • по числу углеродных атомов, • по характеру функциональных групп, • по стереоизомерным рядам.

По функциональным группам моносахариды подразделяются на альдозы (содержат альдегидную группу) и кетозы (содержат карбонильную (оксо-) группу).

По числу углеродных атомов в цепимоносахариды разделяют на: триозы (3), тетрозы (4), пентозы (5), гексозы (6) и т. д. до 10. Наибольшее значение имеют пентозы и гексозы.

По конфигурации последнего хирального атома углерода моносахариды делятся на стереоизомеры D- и L-ряда. В метаболизме принимают участие, как правило, стереоизомеры D-ряда.

При взаимодействии альдегидной (или кетонной) группы со спиртовой внутри самой молекулы моносахарида образуются циклические формы моносахаридов, которые по химической природе являются циклическими полуацеталями. Образуются термодинамически более устойчивые пятичленные (фуранозные) и шестичленные (пиранозные) циклы (по аналогии с родственными гетероциклическими соединениями — фураном и пираном).

Группа ОН, образовавшаяся на месте альдегидной группы, называется полуацетальной или гликозидной. Образование дополнительного хирального центра у атома С 1 приводит к возникновению новых стереоизомерных (аномерных) - и -форм.

В результате, для глюкозы образуется 5 взаимно друг в друга переходящих таутомерных форм. Они в растворе будут находиться в термодинамическом равновесии.

Реакционные центры в молекулах Химические свойства моносахаридов: • Полуацетальный гидроксил • Спиртовые гидроксильные группы • Карбонильная группа в открытоцепных формах

Образование гликозидов Гликозиды образуются при нуклеофильном замещении полуацетального гидроксила на группу OR.

Сердечные гликозиды

Образование сложных эфиров

Восстановление

Окисление В мягких условиях (нейтральной среде) В жестких условиях (кислой среде)

Ди- и полисахариды

Дисахариды (биозы) При соединении двух молекул моносахаридов могут образовываться два типа дисахаридов. Первый тип восстанавливающий (восстанавливает реактив Фелинга) – образуется при отщеплении молекулы воды от полуацетальной гидроксильной группы одной молекулы моносахарида и любой гидроксильной группы другой молекулы моносахарида. Невосстанавливающие дисахариды образуются из двух молекул моносахаридов при отщеплении молекулы воды от обоих полуацетальных гидроксильных групп.

Восстанавливающие дисахариды

К восстанавливающим дисахаридам относятся мальтоза, целлобиоза, лактоза. Их растворы мутаротируют.

Невосстанавливающие дисахариды К этому типу дисахаридов относится сахароза.

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы. Каждое моносахаридное звено связано гликозидными связями с предыдущими и последующим звеном. Гомополисахариды состоят из остатков одного моносахарида (крахмал, целлюлоза). Гетерополисахариды состоят из остатков разных моносахаридов.

Гомополисахариды Крахмал – смесь двух полисахаридов, построенных из D-глюкопиранозы: амилозы (10 -20%) и амилопектина (80 -90%).

Амилоза

Амилопектин в отличие от амилозы имеет разветвленное строение. В точках разветвления – связь b-(1→ 6).

Целлюлоза (клетчатка) Структурной единицей является Dглюкопираноза, звенья которой связаны b(1→ 4)-связью. Разветвления отсутствуют, молекулярная масса до 2 млн.

Гетерополисахариды входят в состав соединительной ткани. Среди полисахаридов соединительной ткани наиболее изучены хондроитинсульфаты (кожа, хрящи, сухожилья); гиалуроновая кислота (стекловидное тело глаза, пуповина, хрящи, суставная жидкость); гепарин (печень).

Хондроитинсульфаты состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина.

N-Ацетилхондрозин соединен (1→ 4)-связью. Сульфатная группа связана с ОН-группой (С-4) или с ОН-группой (С-6) атома N-ацетил-Dгалактозамина.