ВУГЛЕВОДИ
Зміст
Введення
1. Освіта глікозидів
2. Дисахариди
3. Полісахариди
Крохмаль
Целюлоза
Введення
У живій природі широко поширеніречовини, багатьом з яких відповідає формула С х (Н 2 О) у .Вони являють собою, таким чином, як би гідрати вуглецю, що ізумовило їх назва - вуглеводи . До вуглеводів відноситься звичайний цукор -сахароза, виноградний цукор - глюкоза, фруктовий цукор - фруктоза і молочнийцукор - мальтоза. Цим пояснюється ще одне їх загальноприйнята назва цукру.Рослини синтезують вуглеводи з двоокису вуглецю і води в процесіфотосинтезу. При цьому сонячна енергія переходить в хімічну:
хСО2 + уH2О + сонячна енергія Вѕ В® Сх (Н2О) у + хО2
При окисленні вуглеводів в організміенергія вивільняється і використовується для життєдіяльності:
Сх (Н2О) у + хО2 Вѕ В® ХСО 2 + уH 2 Про + енергія
1.Освіта глікозидів
При пропущенні невеликої кількостіхлороводню в розчин D-глюкози в метанолі відбувається реакція, в результатіякої утворюється суміш аномеров метілацеталя. Ацетали вуглеводів називаютьглікозидами. Ацетали глюкози називають глюкозидами, манози - маннозідамі,фруктози - фруктозідамі і т.д.
D-глюкпіраноза Метил-bD-глюкопіранозід Метил-aD-глюкопіранозід
Реакція проходить за наступниммеханізмом:
Глікозиди широко поширені вприроді. У корі верби, наприклад, міститься салицин, що володіє болезаспокійливимивластивостями.
салицин ваніліл-bD-глюкопранозід
-->p>
Оскільки глікозиди єацеталями або кеталямі, вони цілком стійкі в лужному середовищі, але легкогідролізуються у кислому, перетворюючись на вуглевод і спирт (аглікон). Наприклад, припідкисленні водного розчину метил-D-глюкопіранозіда утворюється D-глюкоза ввигляді суміші двох аномеров і невеликої кількості відкритої форми:
метил-D-глюкопіранозід D-глюкопіранозаглікон
Упр. 11. Напишіть реакцію,що відбувається з водним розчином саліцину в кислому середовищі.
Упр. 12. Напишіть реакцію етанолу з(А) D-глюкозою, (б) D-манози і D-галактозою в кислому середовищі.
1.
2.Дисахариди
Дисахариди, або біоза, складаються ззалишків двох моноз. Зв'язування двох моноз в біоза може відбуватися або зарахунок глікозидних гідроксильних груп обох моносахаридів, (невідновлювальнихдисахариди) або за участю глікозидної гідроксильної групи одного і спиртовоїгідроксильної групи іншого моносахариду (відновлюють дисахариди). Востанньому випадку на відміну від першого дисахариди мають поновлюючимивластивостями і виявляють явище мутаротаціі, оскільки в них внаслідоккільчасто-ланцюгової таутомерії можливий взаємний перехід відкритої і циклічноїформ одного з моносахаридів.
невідновлювальної дисахаридиназивають глікозілглікозідамі, а відновлюють - глікозілглікозамі. Допоновлюючим дисахаридам відносяться мальтоза, целлобіоза і лактоза. У всіхвідновлюють біоз є вільний глікозидних гідроксил і внаслідок цьоговони можуть існувати в a-іb-формах.
Мальтоза міститься в проростаючихзернах ячменю, звідки її назва - солодовий цукор. Її можна отримати поряд зіншими продуктами частковим гідролізом крохмалю в присутності кислоти абоферменту діастази. Інший фермент - мальтаза - викликає розщеплення мальтози доD-глюкози.
aD-глюкопіраноз D-глюкопіраноз 4 - (aD-глюкопіраноз) -
D-глюкопіраноз (мальтоза)
Продуктом деструкції целюлозиє подібна за будовою з мальтозою целлобіоза. Їх відмінність полягає в тому,що в целлобіоза фрагменти D-глюкози пов'язані не a-а b-Глікозидний зв'язком.
bD-глюкопіраноз D-глюкопіраноз
4 - (b-D-глюкопіраноз) -
D-глюкопіраноз (целлобіоза)
Найважливішим з цукрів молока єлактоза (від латинського lас - молоко). Її отримують як побічний продукт привиробництві сиру. Складовими частинами цього відновлюючого дисахаридає bD-галактопіранозаі D-глюкопі-раноза. Лактоза може існувати в a-і b-формах.
Оскільки моносахарид галактозавідрізняється від глюкози стереохімії С-4, то і лактоза відрізняється від целлобіозарозташуванням гідроксильної групи у С-4 першого циклу.
bD-Галактопіраноза D-глюкопіраноз 4 - (bD-Галактопіранозіл) -
D-глюкопіраноз (лактоза)
Дисахариди не здатні проникатичерез стінки кишечника і не можу потрапляти в кров. В кров можуть потраплятитільки моносахариди. Тому для засвоєння дисахарида він спочатку повинні бутирозщеплені на моносахариди. Для здійснення гідролізу лактози в якостікаталізатора використовується спеціальний фермент лактази. Чим більше молока ми споживаємо,тим більше лактази нам потрібно. У травній системі дітей єдостатню кількість лактази, а дорослих - ні, тому що з віком нашорганізм втрачає здатність виробляти лактазу, і тому на відміну віддітей дорослі можуть відразу випивати не більше одного - двох склянок молока абоз'їдати еквівалентну кількість молочних продуктів. При нестачі лактазинадлишкова лактоза в негідролізованном вигляді проходить по травному трактудо області, де вона ферментується в молочну кислоту, дратівливу кишечник, cутворенням газів, що складаються з двоокису вуглецю і водню.
Найбільш поширеним і добревивченим дисахаридом є сахароза, або звичайний цукор. Сахарозаналежить до невідновлюваних сахарам і міститься в цукровомуочереті (14-16о) і в цукрових буряках (16-21о). Вона складається з aD-глюкопіраноз і bD-фруктофуранози, з'єднаних міжсобою глікозілглікозідной зв'язком. У кислому розчині або під дією ферментусахароза гідролітично розпадається на D-глюкозу і D-фруктозу. Солодкістьсахарози приймається за одиницю. Глюкоза виявляється менш солодкою (0,7), афруктоза більш солодкою (1,7). Мальтоза (солодовий цукор) оцінюється в 0,45, алактоза (молочний цукор) в 0,22.
aD-глюкопіраноз-ОІ-D-фруктофуранозідабо
ОІ-D-фруктофуранози-О±-глюкопіранозід (сахароза)
Отримана в результаті гідролізусахарози суміш глюкози і фруктози називається інвертний цукром. Він єосновною складовою частиною бджолиного меду.
Якщо дисахарид далі конденсуєтьсяз третьою, четвертою і т. д. молекулою моносхаріда, тоді утворюютьсяолігосахара і далі полісахара. У реакції конденсації обов'язково бере участьхоча б один полуацетальний (глікозидні) гідроксил.
Упр. 13. Зобразіть конформаційніформули целлобіоза і лактози.
Упр. 14. Напішіеу формулу Хеуорсасахарози.
3.Полісахариди
Полісахариди - природні полімери, якіможна розглядати як продукти конденсації моноз. Конденсація моносахаридів ворганізмах рослин і тварин відбувається ферментативно, з великою легкістю ідосягає великих степових полімеризації. Найважливішими полісахаридами єкрохмаль і клітковина (целюлоза). Обидва вони побудовані із залишків D-глюкози іслужать в рослинних і тваринних організмах резервними вуглеводами харчування абовуглеводами для побудови кістяка клітинної тканини.
3.1.Крохмаль
Крохмаль утворюється в рослинах впроцесі фотосинтезу і запасається в коренях, бульбах, зернах і плодах рослин,де він служить живильним резервом. У зернах пшениці і рису до 60-80% крохмалю, в картоплі до 20%.Крохмаль не є індивідуальним речовиною. Якщо крохмаль обробити теплоюводою, то близько 20% його розчиниться. Розчинну у воді фракцію крохмалюназивають амілози, а нерозчинну - амілопектину.
Амилоза побудована головним чином ззалишків a-D-глюкопіранозз 1 В® 4-зв'язками.
амилоза
Молекула амілози закручена в спіраль,включає близько 6 фрагментів глюкози на один виток спіралі. Порожнечі всерединітакої спіралі можуть вмістити, наприклад, молекулу йоду. Відповіднез'єднання (іодкрахмал) забарвлене в синій колір.
Амілопектин - розгалуженийполісахарид: a-глюкопіранозіднийфрагмент пов'язаний в ньому як з С-4, так і з С-6 атомами. Розгалуження виникаєчерез кожні 18-27 моносахаридних ланок.
амілопектин
У печінці тварин в якості резервузнаходиться глікоген , його структура близька до структури амілопектину, тількирозгалужень в ньому більше, вони повторюються через кожні 8-16 залишків глюкози.
Упр. 14. Яке різницю в будовіамілопектину і глікогену? Яку роль відіграє глікоген в організмі?
3.2.Целюлоза
Целюлоза є найбільшНайпоширенішим полісахаридом. Вона становить близько половини маси стінокклітин рослин і служить важливою сировиною в різних галузях народногогосподарства. Целюлоза побудована з ланок b-аномера D-глюкопіраноз.
целюлоза
Полімерна ланцюг целюлози нерозгалужена, всі її ланки з'єднані по 1,4-положенням. Ланцюги целюлози, розташованіу вигляді пучків і скріплені між собою водневими зв'язками. Така упаковкамолекул целюлози робить її практично нерозчинної у воді та іншихрозчинниках.
Внаслідок того, що залишки глюкозив целюлозі з'єднані між собою b-Глікозидний зв'язком, людина і більшість тварин, легкоусваивающих крохмаль шляхом ферментативного гідролізу a-глікозидних зв'язків, не здатнігідролізувати целюлозу і використовувати її в їжу. Жуйні тварини їдять траву ізасвоюють міститься в ній целюлозу за допомогою мікроорганізмів, що живуть у нихв шлунку.
Целюлозу отримують у великихкількостях для виробництва паперу. Крім того, целюлозу використовують ввиробництві штучних волокон, пластмас, лаків, пороху і т. д.
