Актуальная Медицина

Это важно.

Мы предлагаем удобный сервис для тех, кто хочет купить – продать: земельный участок, дом, квартиру, коммерческую или элитную недвижимость в Крыму. //crimearealestat.ucoz.ru/ Перепечатка материалов разрешена только при условии прямой гиперссылки //allmedicine.ucoz.com/

Statistics

Онлайн всього: 75

Гостей: 75

Користувачів: 0

Чат

Термін "Вуглеводи", запропонований у Х1Х сторіччі, був заснований на припущенні, що всі вуглеводи містять 2 компоненти - вуглець і воду, і їхній елементарний склад можна виразити загальною формулою Сm(H2O)n. Хоча із цього правила є виключення й воно не абсолютно точно, проте зазначене визначення дозволяє найбільше просто охарактеризувати клас вуглеводів у цілому.
Для вуглеводів характерна просторова ізомерія – оптична (хіральна), пов’язана з різним розміщенням в просторі замісників біля асиметричного атома карбону. За абсолютною конфігурацією вуглеводи відносять до D або L ряду, порівнюючи з еталоном - гліцериновим альдегідом.
За розміщенням карбонільної групи моносахариди поділяють на ряди структурних ізомерів: альдози та кетози. Найпростішими їх представниками є альдотріоза гліцериновий альдегід і кетотріоза диоксиацетон:
Конфігурацію моносахаридів з більшою кількістю атомів С визначають за останнім від початку молекули (від найбільш окисненої групи) асиметричним атомом карбону. Якщо розміщення гідроксильної групи в нього таке ж, як і у D-гліцеринового альдегіду, ізомер відносять до D-ряду, якщо, як в L-гліцеринового альдегіду - до L-ряду.
Оптичні ізомери мають однаковий запас внутрішньої енергії, однакові фізичні та хімічні властивості і відрізнити їх можна за поведінкою в асиметричному середовищі, так само, як рукавички на різні руки можна виявити, надягнувши на руку. Саме таку асиметричну будову мають природні речовини та їх комплекси, причому існують переважно в одній з модифікацій. Так, більшість вуглеводів належить до D-ряду.
Якщо природа надає перевагу певному оптичному антиподу, то штучно синтезовані речовини - це рацемічна суміш. У зв'язку з цим вважають, що існує небезпека загибелі біосфери внаслідок рацемізаціі. Цей процес може бути тривалим і непомітним, але і необоротним. Призвести до цієї катастрофи можуть масове використання синтетичних харчових продуктів і ліків, хімічне і ядерне забруднення.
Кількість оптичних ізомерів для молекул, що містять декілька асиметричних атомів карбону, визначається за формулою: N= 2n , де N - кількість ізомерів, n - кількість асиметричних атомів карбону. Так для альдогексоз, які мають чотири асиметричних центри існує 16 оптичних ізомерів (8 D- і 8 L-ряду).
В розчині вуглецевий ланцюг молекул моносахаридів може приймати різну форму, в тому числі і згинатися. При цьому створюється можливість для взаємодії карбонільної та однієї з віддалених гідроксильних груп. Це приводить до одержання циклічних внутрішньомолекулярних напівацеталів, які можна розглядати як похідні кисневмісних гетероциклів: п’ятичленного – фурану і шестичленного – пірану.
Вуглеводи можна розділити на 3 основні групи залежно від кількості складівих їхніх мономерів: моносахариди, олигосахариди й полисахариди
Біологічна роль віглеводів Функції вуглеводів у живих організмах надзвичайно різноманітні. У рослинах моносахариди є первинними продуктамі фотосинтезу й служать вихідними сполуками для біосинтезу глікозидів і полисахаридів, а також ін. класів B-B (амінокислот, жирних K-T, фенолів і ін.). Ці перетворення здійснюються ферментами, субстратами для який служать, як правило,збагачені енергією фосфорилювані похідні цукрів, головним чином,нуклеозиддифосфатцукру.
Вуглеводи запасаються в рослинах (у вигляді крохмалю), тварин, бактеріях і грибах (у вигляді глікогену), де служать энергетич. резервом. Джерелом енергії є реакції розщеплення глюкози, що утвориться із цих полисахаридів, за гліколітичним. або окисним шляхом. У вигляді глікозидів у рослинах і тваринах здійснюється транспорт різноманітних метаболітів. Полісахариди й більше складні вуглеводньо вмісткі полімери виконуть у живих організмах опорні функції. Тверда клітинна стінка у вищих рослин являє собою складний комплекс із целюлози, гемицеллюлоз і пектинів. Арміруючим полімером у клітинній стінці бактерій служать пептидоглікани (муреїни), а в клітинній стінці грибів і зовнішніх покривів членистоногих - хітин. В організмі тварин опорні функції виконуть протеоглікани, з'єднує тканини, вуглеводна частина молекул котрих представлена сульфатированими мукополісахаридами. Ці речовини беруть участь у забезпеченні специфічних фізико-хімічних властивостей. Властивості таких тканин, як кістки, хрящі, сухожилля, шкіра. Будучи гідрофільними поліаніонами, ці полисахариди сприяють також підтримці водного балансу й вибіркової іонної проникності клітин. Аналогічні функції в морських багатоклітинних водоростях виконуть сульфатовані галактани (червоні водорості) або більше складні сульфатовані. гетерополісахариди (бурі й зелені водорості); у зростаючих і соковитих тканинах вищих рослин цю функцію виконуть пектини.
Особливо відповідальна роль складних вуглеводнів в утворенні клітинних поверхонь і мембран і доданні їм специфічних функцій Так, гліколіпиди - найважливіші компоненти мембран нервових клітин і оболонок еритроцитів, а ліпополісахариди -зовнішньої оболонки грамовід'ємних. бактерій. У. клітинної поверхні часто визначають специфічність імунологічних реакцій (групові властивості крові, бактеріальні антигени) і взаимодія клітин з вірусами. Вуглеводні структури беруть участь і в інших високоспецифічних явищах клітинної взаимодії таких, як запліднення, пізнавання клітин при тканьовій диференціації, відторгнення чужорідних тканин і т.д.
Практичне використання. Вуглеводи становлять головну частину харчового раціону людини, у зв'язку із чим широко використаються в харчовій та кондитерській промисловості (крохмаль, сахароза й ін.).
Глюкозу, аскорбінову кислоту, вуглеводвмісткі антибіотики, гепарини широко застосовують у медицині.

45 МОНОСАХАРИДИ. Стереоізомерія моносахаридів. Реакція утворення полуацеталі
Моносахариди - прості вуглеводи, вони не піддаються гідролізу, - не розщеплюються водою на більш прості вуглеводи. До моносахаридів нал Моносахариди - похідні багатоатомних спиртів, що містять карбоксильну групу. Залежно від положення в молекулі карбоксильной групи моносахариди підрозділяють на альдози й кетози.
Альдози містять функціональну альдегідну групу -НС=СО, тоді як кетози містять кетонну групу >С=О. Назва моносахариду залежить від числа складових його вуглеводних атомів, наприклад альдотриози, кетотриози, альдогексози, кетогексози й т.д.
Моносахариди по будові можна віднести до простих вуглеводів, тому що вони не гідролізуються при переварюванні, на відміну від складних, які при гідролізі розпадаються з утворенням простих вуглеводів.
Найпростіші представники моносахаридів - триози: гліцеральдегид і диоксиацетонфосфат:

гліцеральдегид диоксиацетон
(альдотриоза) (кетотриоза)
Вони є проміжними продуктамі розпаду глюкози й беруть участь у синтезі жирів.
При подівженні вуглецевого ланцюга триоз шляхом послідівного додавання атомів вуглецю одержують відповідно тетрози (еритроза), пентози (рибоза й дезоксирибоза), гексози (глюкоза, фруктоза, галактоза), гептози й октози.
ежать глюкоза, фруктоза.
Моносахариди, як альдегіди чи кетоспирти є сполуками зі змішаними функціями; природа їх ускладнена властивістю внутрішньомолекулярних взаємодій спиртових гідроксильних груп з альдегідною чи кетоновою карбонільною групою. Завдяки цьому моносахариди існують і вступають в реакцію не тільки у відкритій ланцюговій формі, але й в циклічних формах. Вуглеводний ланцюжок моносахариду, наприклад глюкози, може приймати унікальну конформацію, при цьому 1-й С-атом, який містить карбонільну групу, зближується із спиртовою групою біля 5-го С-атому; атом Н із групи ОН переміщується до карбонільного кисню, а кисень біля 5-го С-атому з’єднується з 1-м (карбонільним) С-атомом . Внаслідок цього замикається шестичленне кільце. Так утворюються дві циклічні А і В-форми глюкози відрізняючись просторовим розташуванням атомів Н і групи ОН біля 1-го С-атому.
У формулах циклічних форм показано, що можливий зворотній перехід атому Н з групи ОН при першому С-атомі до кисню. Кільце при цьому розкривається і утворюється ланцюгова форма.
Природна кристалічна глюкоза (виноградний цукор) представляє собою циклічну альфа-формулу. При розчиненні в воді вона переходить в ланцюгову, а через неї в бета-форму; при цьому встановлюється динамічна рівновага між усіма формами (явище таутомеризації). Бета-форма також може бути виділена в кристалічному вигляді; в водному розчині вона утворює рівноважну систему, яка має всі форми. Ланцюгова форма існує лише в розчинах, причому в дуже невеликій кількості, і в вільному вигляді не виділена.

Ізомерні форми сполук, які здатні переходити один в одного називають таутомерними формами, чи таутомерами. А саме існують їх явища таутомерії. Вона дуже розповсюджена серед органічних сполук.

Стереоізомерія моносахаридів.
Всі моносахариди містять ассиметричні (хиральні) атоми вуглецю. Всі ізомери моносахаридів підрозділяють на D- і L-форми по подібності розташування груп атомів в останнього центра ассиметрії з розташуванням груп в D- і L-гліцеральдегидів

Природні гексози: глюкоза, фруктоза, манноза й галактоза - належать до з'єднаннями D-ряду.
Природні моносахариди мають оптичну активність - здатністю обертати площину поляризованого променя світла - одна з найважливіших особливостей речовин (у т.ч. моносахаридів), молекули яких мають ассиметричний атом вуглецю. Здатність обертати площину поляризованого променя вправо - позначають знаком (+), а в протилежну сторону - (-). Так, D-гліцеральдегид обертає площину поляризованого променя вправо, тобто D-гліцеральдегид є D (+)-альдотриозой. Однак напрямок кута обертання поляризованого променя заздалегідь непередбачено. Моносахариди, що належать до D-ряду, можуть бути як право- так і лівообертаючимися Наприклад, глюкоза, що зустрічається в природі - правообератаюча, а звичайна форма фруктози - лівообертаюча.

Циклічні (полуацетальні) форми моносахаридів.
Будь-який моносахарид з конкретними фізичними властивостями (температура плавлення, розчинність і т.д.) характеризується специфічною величиною питомого обертання ,що при розчиненні будь-якого моносахариду поступово змінюється й лише при тривалому стоянні розчину досягає цілком певного значення. Зміна величини питомого обертання при стоянні (у часі) розчинів моносахаридів називається мутаротацією (трансформацією її структури в розчині). Явище мутаротації пояснюється тим, що альдегіди й кетони зворотні реагують із еквимолярною кількістю спирту з утворенням полуацеталей.

Реакція утворення полуацеталі можлива й у межах однієї молекули.
Внутрішньомолекулярна взаємодія спиртової й карбоксильной груп найбільше сприятливо, якщо воно приводить до утворення п'яти- або шестичленних циклів. Шестичленні кільця цукрів називають пиранозами, а пятичленні - фуранозами.
Московський професор М. А. Колі (1870) для пояснення явища мутаротації вперше вислівив припущення про існування циклічної будови молекули вуглеводів
При написанні структурних формул розташування полуацетального гідроксилу в моносахаридів D-ряду в альфа-форма повинне бути нижче площини кільця, а при написанні альфа-форми - вище.
У цей час тверде встановлено, що в природі тільки невелика частина молекул пентоз і гексоз містить відкритий ланцюг. Більшість молекул перебуває у вигляді циклічних структур. При замиканні молекули моносахариду в цикл відбувається внутрішньомолекулярна реакція утворення полуацеталі й полукеталі.
Залежно від того, гідроксильна група якого з вуглецевих атомів бере участь в утворенні полуацеталі й полукеталі, можуть виходити пятичленні цикли (із чотирьох атомів С и одного атома О) або шестичленні (з п'яти атомів С и одного атома О). Ці структури називаються, відповідно фуранозними або пиранозними, за аналогією з відомими органічними сполуками -фураном і пираном.

Для моносахаридів ряду пентоз звичайно характерний фуранозний цикл, у той час як більшість гексоз перебуває в пиранозной формі.

46 Основні реакції моносахаридів.
1. Реакції полуацетального гідроксилу.
Моносахариди, як у кристалічному стані, так і в розчині в основному існуть у полуацетальних формах. Полуацетальний гідроксил відрізняється великою реакційною здатністю й може заміщатися іншими угрупованнями в реакціях зі спиртами, карбоновими кислотами, фенолами й т.д. Продукт реакції називають глікозидом

Відповідно, альфа - і бета-ізомерам моносахаридів існуть альфа - і бета-глюкозиди.
Важливим класом глікозидів є N-глікозиди, у яких глікозидний зв'язок здійснюється через азот, а не через кисень.

2.Етерифікація. Це реакція утворення ефірного зв'язку між ОН-групами моносахаридів і різними кислотами. У метаболізмі вуглеводів важливу роль грають фосфоефіри - ефіри моносахаридів і фосфорної кислоти (глюкозо-1- фосфат або глюкозо-6-фосфат). Фізіологічне значення фосфоефірів моносахаридів полягає в тім, що вони являють собою метаболічно активні структури, крім того, клітинна мембрана мало проникна для цих з'єднань, тобто клітина втримує моносахариди завдяки тому, що вони перебувають у фосфорилированній формі.

3. Реакції за участю карбонільної групи.

47Альдонові кислоти
Обробка альдоз слабкими окислювачами приводить до перетворення альдегідної групи в положенні атома С-1 у карбоксильну групу з утворенням так званих альдонових кислот. Альдоновой кислотою може бути D-глюконова кислота, що утвориться при окислюванні альдегідної групи D-глюкози. Фосфорильована форма D-глюконової кислоти відіграє важливу роль як проміжний продукт вуглеводного обміну. Інший приклад - D-галактонова кислота - продукт окислювання альдегідної групи D-га-лактози.
В уронових кислотах окислена первинна спиртова група (з утворенням карбоксильной групи), а альдегідна залишається не окисленої:

Якщо окисляються обидві кінцеві групи глюкози, то утвориться цукрова кислота, що містить 2 карбоксильні групи.
Відновлення першого вуглецевого атома глюкози приводить до утворення цукрового спирту - сорбитолу.
В альдуронових, або уронових, кислотах окислена (з утворенням карбоксильной групи) первинна спиртова група, а альдегідна група залишається неокисленною. Уроновая кислота, що утвориться з D-глюкози, зветься D-глюкуроновою кислотою, а утвориться з D-галактози - D-галактоуроновою кислоти. Уронові кислоти досить важливі в біологічному відношенні, багато хто з них є компонентами полисахаридів.
Відновлення моносахаридів. Моносахариди легко гідруються за зв'язком О й при цьому перетворюються в багатоатомні спирти (цукроспирти). D-глюкоза, наприклад, утворить спирт сорбіт, а D-манноза - манніт. Відновлення D-фруктози приводить до еквимолекулярної суміші епімерів - D-маннита й D-copбіту, тому що в результаті гідрування другий атом вуглецю стає асиметричним. Такого роду відновлення може здійснюватися й ферментативним шляхом.
. У дезоксицукрів одна з гідроксильних груп, приєднаних до кільцевої структури, заміщена на атом водню. Вони утворяться при гідролізі ряду сполук, що грають важливу роль у біологічних процесах. Прикладом може служити дезоксирибоза, що входить до складу нуклеїнових кислот (ДНК):
Це похідні моносахаридів, гідроксильна група яких -ОН заміщена аміногруппой –NH2. Залежно від положення аміногруппи (при атомах вуглецю) у молекулі аміноцукру
розрізняють 2-аміно-, 3-аміно- і 4-аміноцукру й т.д. За числом аміногрупп виділяють моноаміноцукри й диаміноцукри.
Аміноцукри мають всі властивості амінів, звичайних моноцукрів, а також специфічними властивостями, обумовленими просторовою близькістю гідроксильних і амінних груп.
В організмі людини й тварин найбільш важливими аміноцукрами є D-глюкозамін і D-галактозамін:

Это важно.

Поиск

Реклама

Statistics

Нас смотрят

Ссылки.

Чат