logo

Повечето естествени въглехидрати се състоят от няколко химически свързани монозахаридни остатъци. Въглехидратите, съдържащи две монозахаридни единици, са дизахариди, три-единични - тризахариди и др. Общият термин олигозахариди често се използва за въглехидрати, съдържащи от три до десет монозахаридни единици. Въглехидратите, състоящи се от по-голям брой монозахариди, се наричат ​​полизахариди.

В дизахариди две монозахаридни единици са свързани чрез гликозидна връзка между аномерния въглероден атом на една единица и хидроксилния кислороден атом на другия. Според структурата и химичните свойства на дизахаридите са разделени на два типа.

При образуването на съединения първи тип вода се освобождава поради хемиацеталния хидроксил на една молекула монозахарид и един от алкохолните хидроксили на втората молекула. Тези дизахариди включват малтоза. Такива дизахариди имат един хемиацетален хидроксил, който по своите свойства е подобен на монозахаридите, по-специално, те могат да редуцират такива окислители като сребърни и медни (II) оксиди. Това са редуциращи дизахариди.
Съединения от втория тип се образуват така, че водата се освобождава поради хемиацеталните хидроксили на двата монозахарида. В захари от този тип няма хемиацетален хидроксил и те се наричат ​​нередуциращи дизахариди.
Трите най-важни дизахарида са малтоза, лактоза и захароза.

Малтоза (малцова захар) се намира в малц, т.е. в покълнали зърнени култури. Малтозата се получава чрез непълна хидролиза на нишесте чрез малцови ензими. Малтозата се изолира в кристално състояние, добре се разтваря във вода, ферментира от дрожди.

Малтозата се състои от две D-глюкопиранозни единици, свързани чрез гликозидна връзка между въглерод С-1 (аномерен въглерод) на една глюкозна единица и въглерод С-4 на друга глюкозна единица. Тази връзка се нарича -1,4-гликозидна връзка. По-долу е показана формулата Heuors
-малтозата е означена с префикса -, тъй като ОН групата с аномерния въглерод на глюкозния блок отдясно е β-хидроксил. Малтозата е редуцираща захар. Нейната хемиацетална група е в равновесие със свободната алдехидна форма и може да бъде окислена до карбоксилна мултибионна киселина.

Формулите на малтозата са циклични и алдехидни форми

Лактозата (млечната захар) се съдържа в млякото (4-6%), тя се получава от суроватката след отстраняване на изварата. Лактозата е значително по-сладка от цвекловата захар. Използва се за производство на бебешка храна и фармацевтични продукти.

Лактозата се състои от остатъци от D-глюкоза и D-галактозни молекули и е
4- (-D-галактопиранозил) -D-глюкоза, т.е. не притежава - и - гликозидна връзка.
В кристалното състояние лактозните U-форми са изолирани, като и двете принадлежат към редуциращите захари.

Използване на формула (- форма) на лактоза

Захарозата (маса, захарно цвекло или захарна тръстика) е най-разпространеният дисахарид в биологичния свят. В захароза въглеродът С-1 D-глюкоза се комбинира с въглерод
С-2 D-фруктоза с -1,2-гликозидна връзка. Глюкозата е в шестчленната (пиранозна) циклична форма, а фруктозата в петчленната (фуранозна) циклична форма. Химичното наименование на захарозата е -D-глюкопиранозил-β-D-фруктофуранозид. Тъй като и двата аномерен въглерод (и глюкоза и фруктоза) участват в образуването на гликозидна връзка, глюкозата е нередуциращ дизахарид. Вещества от този тип са способни само да образуват етери и естери, като всички полихидриди. Захароза и други нередуциращи дизахариди се хидролизират особено лесно.

Утаява формулата на захарозата

Задача. Дайте формулата на Heuors за α-дизахаридния номер, в който има две единици
D-глюкопиранозна свързана 1,6-гликозидна връзка.
Решението. Начертайте структурната формула на връзката D-глюкопираноза. След това свържете аномерния въглерод на този монозахарид през кислородния мост с въглерод С-6 на втората връзка
D-глюкопираноза (гликозидна връзка). Получената молекула ще бъде във форма или в зависимост от ориентацията на ОН групата в редукционния край на дизахаридната молекула. Дизахаридът, показан по-долу, е форма:

Упражнения.

1. Какви въглехидрати се наричат ​​дисахариди и които са олигозахариди?

2. Дайте Heuors формули за редуциращ и нередуциращ дизахарид.

3. Назовете монозахаридите, от които се съдържат остатъци от дизахариди:

а) малтоза; b) лактоза; в) захароза.

4. Съставете структурната формула на тризахарида от монозахаридните остатъци: галактоза, глюкоза и фруктоза, комбинирани по някой от възможните начини.

Урок 36. Полизахариди

Полизахаридите са биополимери. Техните полимерни вериги се състоят от голям брой монозахаридни единици, свързани заедно с гликозидни връзки. Трите най-важни полизахарида - нишесте, гликоген и целулоза - са полимери на глюкозата.

Нишесте - амилоза и амилопектин

Скорбяла (С6Н10ох5) n - резервното хранително вещество на растенията - съдържащо се в семена, грудки, корени, листа. Например, в картофите - 12-24% от нишестето, а в царевичните зърна - 57-72%.
Нишестето е смес от два полизахарида, които се различават по верижната структура на молекулата, амилозата и амилопектина. В повечето растения нишестето се състои от 20-25% амилоза и 75-80% амилопектин. Пълната хидролиза на нишестето (амилоза и амилопектин) води до D-глюкоза. В меки условия е възможно да се изолират междинни продукти на хидролиза - декстрини - полизахариди (С6Н10ох5) m с по-ниско молекулно тегло от нишестето (m

Фрагмент на амилозна молекула - линеен D-глюкоза

Амилопектинът е разклонен полизахарид (приблизително 30 клона на молекула). Той съдържа два вида гликозидни връзки. Във всяка верига са свързани D-глюкозните единици
1,4-гликозидни връзки, както в амилоза, но дължината на полимерните вериги варира от 24 до 30 глюкозни единици. В клоновите офиси са свързани нови вериги
1,6-гликозидни връзки.

Фрагмент на амилопектинова молекула -
силно разклонен полимер D-глюкоза

Гликоген (животинско нишесте) се образува в черния дроб и мускулите на животните и играе важна роля в метаболизма на въглехидратите в животинските организми. Гликогенът е бял аморфен прах, разтваря се във вода, за да образува колоидни разтвори и хидролизира, за да произведе малтоза и D-глюкоза. Подобно на амилопектин, гликогенът е нелинеен полимер на D-глюкоза с -1,4 и
-1,6-гликозидни връзки. Всеки клон съдържа 12-18 глюкозни единици. Обаче, гликогенът има по-ниско молекулно тегло и дори по-разклонена структура (приблизително 100 клона на молекула) от амилопектина. Общото съдържание на гликоген в тялото на възрастен човек е около 350 g, които са равномерно разпределени между черния дроб и мускулите.

Целулоза (влакно) (С6Н10ох5) x - най-често срещаният в природата полизахарид, основният компонент на растенията. Памучното влакно е почти чиста целулоза. В дърво целулозата е около половината от сухото вещество. Освен това дървото съдържа и други полизахариди, които общо се наричат ​​"хемицелулоза", както и лигнин, високомолекулно вещество, свързано с производно на бензен. Целулозата е аморфно влакнесто вещество. Той е неразтворим във вода и органични разтворители.
Целулозата е линеен полимер на D-глюкоза, в който са свързани мономерни единици
-1,4-гликозидни връзки. Освен това, D-глюкопиранозните връзки се редуват последователно на 180 ° един спрямо друг. Средната относителна молекулна маса на целулозата е 400,000, което съответства на приблизително 2800 глюкозни единици. Целулозните влакна представляват снопчета (фибрили) от паралелни полизахаридни вериги, свързани заедно с водородни връзки между хидроксилните групи на съседните вериги. Подредената структура на целулозата определя нейната висока механична якост.

Целулозата е линеен полимер на D-глюкоза с -1,4-гликозидни връзки

Упражнения.

1. Кой монозахарид служи като структурна единица на полизахариди - нишесте, гликоген и целулоза?

2. Каква е сместа от две полизахаридни нишесте? Каква е разликата между тяхната структура?

3. Каква е разликата между нишестето и гликогена в структурата?

4. Как се различават захарозата, нишестето и целулозата по отношение на разтворимостта във вода?

Отговори на упражнения по тема 2

Урок 35.

1. Дисахаридите и олигозахаридите са сложни въглехидрати, често със сладък вкус. По време на хидролизата те образуват две или повече (3-10) монозахаридни молекули.

Малтозата е редуциращ дизахарид, защото съдържа хемиацетален хидроксил.

2.

Захарозата е нередуциращ дизахарид; в молекулата няма хемиацетален хидроксил.

3. а) Дисахарид малтоза се получава чрез кондензация на две молекули D-глюкопираноза с отстраняване на вода от хидроксили при С-1 и С-4.
б) Лактозата се състои от остатъци от D-галактоза и D-глюкозни молекули, които са в пиранозна форма. Когато тези монозахариди се кондензират, те се свързват: С-1 атом на галактоза през кислородния мост към С-4 атом на глюкоза.
в) Захарозата съдържа остатъци от D-глюкоза и D-фруктоза, свързани чрез 1,2-гликозидна връзка.

4. Структурна формула на трисахарид:

Урок 36.

1. Структурната единица за нишесте и гликоген е -глюкоза, а целулозата е -глюкоза.

2. Скорбялата е смес от два полизахарида: амилоза (20–25%) и амилопектин (75–80%). Амилозата е линеен полимер, а амилопектинът е разклонен. Във всяка верига от тези полизахариди, D-глюкозните единици са свързани с 1,4-глюкозидни връзки, а в клоновите места на амилопектин, нови вериги са свързани чрез 1,6-гликозидни връзки.

3. Гликоген, подобно на нишесте амилопектин, е нелинеен полимер на D-глюкоза с
-1,4- и -1,6-гликозидни връзки. В сравнение с нишесте, всяка верига на гликоген е около половината от дългата. Гликогенът има по-ниско молекулно тегло и по-разклонена структура.

4. Разтворимост във вода: захароза - висока, нишесте - умерено (ниско), неразтворимо в целулоза.

http://him.1september.ru/2004/44/16.htm

Малтозна циклична формула

Вярно, емпирично или бруто формула: C12Н22О11

Химичен състав на малтозата

Молекулно тегло: 342,297

Малтоза (от английски. Malt - малц) - малцова захар, 4-O-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза, естествен дизахарид, състоящ се от два глюкозни остатъка; намерени в големи количества в покълнали зърна (малц) на ечемик, ръж и други зърна; Също така се срещат в домати, полен и нектар от редица растения.
Биосинтезата на малтоза от β-D-глюкопиранозил фосфат и D-глюкоза е известна само при някои видове бактерии. При животинските и растителните организми малтозата се образува от ензимното разграждане на нишестето и гликогена (виж Амилаза).
Малтозата лесно се абсорбира от човешкото тяло. Разделянето на малтоза на два глюкозни остатъка се получава в резултат на действието на ензима а-глюкозидаза, или малтаза, която се съдържа в храносмилателните сокове на животни и хора, в покълнали зърна, в плесени и дрожди. Генетично определената липса на този ензим в чревната лигавица на човека води до вродена непоносимост към малтоза, сериозно заболяване, което изисква изключване на малтоза, нишесте и гликоген от диетата или добавянето на малтаза към храната.

а-Малтоза - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-трихидрокси-6- (хидроксиметил) оксанил] окси-6- (хидроксиметил) оксан-2,3,4-триол
р-малтоза - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-трихидрокси-6- (хидроксиметил) оксанил] окси-6- (хидроксиметил) оксан-2,3,4-триол

Малтозата е редуцираща захар, тъй като има незаместена хемиацетална хидроксилна група.
При кипене на малтоза с разредена киселина и под действието на ензима се хидролизира малтозата (образуват се две молекули глюкоза6Н12О6).
C12Н22О11 + Н2O → 2С6Н12О6

http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/m/formula-maltozy-strukturnaya-khimicheskaya

Малтозата се състои от

Дисахариди (малтоза, лактоза, захароза)

Дисахариди като захароза, лактоза, малтоза и др. Са обичайни и важни като компоненти на хранителните продукти.

По химична структура, дизахаридите са гликозиди на монозахариди. Повечето дизахариди се състоят от хексози, но в природата са известни дизахариди, състоящи се от една хексозна молекула и една пентозна молекула.

Когато се образува дизахарид, една монозахаридна молекула винаги образува връзка с втората молекула, използвайки нейния хемиацетален хидроксил. Друга монозахаридна молекула може да бъде свързана или с хемиацетален хидроксид или с един от алкохолните хидроксили. В последния случай, един хемиацетален хидроксил ще остане свободен в дизахаридната молекула.

Малтоза, резервен олигозахарид, се намира в много растения в малки количества, натрупва се в големи количества в малц - обикновено в семена от ечемик, които са покълнали при определени условия. Затова малтозата често се нарича малцова захар. Малтозата се образува в растителни и животински организми в резултат на хидролиза на нишесте под действието на амилази.

Малтозата съдържа два D-глюкопиранозни остатъка, свързани заедно чрез (1 ® 4) гликозидна връзка.

Малтозата има редуциращи свойства, които се използват при количественото му определяне. Лесно се разтваря във вода. Решението открива мутаротация.

Под действието на ензима а-глюкозидаза (малтаза), малцовата захар хидролизира до образуване на две молекули глюкоза:

Малтозата се ферментира с дрожди. Тази способност на малтозата се използва в технологията на ферментационното производство при производството на бира, етилов алкохол и др. от суровини, съдържащи нишесте.

Лактозата - резервен дизахарид (млечна захар) - се съдържа в млякото (4-5%) и се получава в производството на сирене от суроватка след отделяне на изварата. Ферментира само от специални лактозни дрожди, съдържащи се в кефир и кумис. Лактозата се конструира от остатъци от b-D-галактопираноза и a-D-глюкопираноза, свързани чрез b- (1 → 4) -гликозидна връзка. Лактозата е редуциращ дизахарид, със свободен хемиацетален хидроксил, принадлежащ към глюкозния остатък, и кислородният мост свързва първия въглероден атом на галактозния остатък с четвъртия въглероден атом на глюкозния остатък.

Лактозата се хидролизира от ензима b-галактозидаза (лактаза):

Лактозата се различава от другите захари при липса на хигроскопичност - не навлажнява. Млечната захар се използва като фармацевтичен продукт и като хранително вещество за кърмачета. Водни разтвори на лактоза mutarote, лактоза има 4-5 пъти по-малко сладък вкус от захароза.

Съдържанието на лактоза в майчиното мляко достига 8%. От човешкото мляко са изолирани повече от 10 олигозахариди, чийто структурен фрагмент е лактоза. Тези олигозахариди са от голямо значение за формирането на чревната флора на новородените, някои от тях инхибират растежа на чревни патогенни бактерии, по-специално - лактулоза.

Захароза (захар от захарна тръстика, захар от цвекло) - това е резерв дизахарид - е изключително широко разпространена в растенията, особено голяма част от цвекловите корени (от 14 до 20%), както и в стъблата на захарната тръстика (от 14 до 25%). Захарозата е транспортна захар, под формата на която въглеродът и енергията се транспортират през инсталацията. Във формата на захароза въглехидратите се придвижват от местата на синтез (листа) до мястото, където се отлагат в запаса (плодове, корени, семена).

Захарозата се състои от a-D-глюкопираноза и b-D-фруктофураноза, свързани чрез връзка a-1 → b-2, дължаща се на гликозидни хидроксили:

Захарозата не съдържа свободен хемиацетален хидроксил, следователно не е способен на хидрокси-оксо-тавтомеризъм и е нередуциращ дизахарид.

При нагряване с киселини или под действието на ензими на а-глюкозидаза и b-фруктофуранозидаза (инвертаза), захарозата хидролизира до образуване на смес от равни количества глюкоза и фруктоза, която се нарича инвертна захар.

Най-важните дизахариди са захароза, малтоза и лактоза. Всички те имат обща формула C12H22O11, но тяхната структура е различна.

Захарозата се състои от 2 цикъла, свързани заедно с гликозиден хидроксид:

Малтозата се състои от 2 глюкозни остатъка:

лактоза:

Всички дизахариди са безцветни кристали, сладки на вкус, силно разтворими във вода.

Химични свойства на дизахаридите.

1) Хидролиза. В резултат се образува връзката между 2 цикъла на прекъсвания и монозахариди:

Намаляване на дихаридите - малтоза и лактоза. Те реагират с амонячен разтвор на сребърен оксид:

Може да редуцира меден (II) хидроксид до меден (I) оксид:

Редуциращата способност се обяснява с цикличния характер на формата и гликозидното хидроксилно съдържание.

В захарозата няма гликозиден хидроксил, следователно цикличната форма не може да се отвори и да се прехвърли към алдехидния.

Използването на дизахариди.

Най-честият дизахарид е захароза.

Дисахариди (малтоза, лактоза, захароза)

Той е източник на въглехидрати в човешката храна.

Лактозата се намира в млякото и се получава от нея.

Малтозата се намира в покълналите семена от зърнени култури и се образува чрез ензимна хидролиза на нишестето.

Допълнителен материал по темата: Дизахариди. Свойства на дизахариди.

Калкулатори за химия

Съединения на химични елементи

Химия 7,8,9,10,11 клас, EGE, GIA

Желязо и неговите съединения.

Бор и неговите съединения.

Намаляване на дизахаридите

Малтоза или малцова захар са сред редуциращите дизахариди. Малтозата се получава чрез частична хидролиза на нишестето в присъствието на ензими или воден разтвор на киселина. Малтозата е изградена от две глюкозни молекули (т.е., тя е глюкозид). Глюкозата присъства в малтоза под формата на цикличен полуацетал. Освен това връзката между двата цикъла се формира от гликозидния хидроксил на една молекула и хидроксила на четвъртия тетраедър на другия. Особеността на структурата на малтозната молекула е, че тя е изградена от а-аномера на глюкозата:

Наличието на свободен гликозиден хидроксил причинява основните свойства на малтозата:

дизахариди

Способност за тавтомеризъм и мутаротация:

Малтозата може да бъде окислена и намалена:

За редуциращ дизахарид може да се получи фенилхидразон и празнина:

Редуциращият дизахарид може да бъде алкилиран с метилов алкохол в присъствието на хлороводород:

Независимо дали редуцира или не редуцира - дизахаридът може да бъде алкилиран с метил йодид в присъствието на мокър сребърен оксид или ацетилиран с оцетен анхидрид. В този случай, всички хидроксилни групи на дизахарида влизат в реакцията:

Друг продукт на хидролизата с по-висок полизахарид е целобиоза дисахарид:

Целобиозата, както и малтозата, се изграждат от два глюкозни остатъка. Основната разлика е, че в целобиозната молекула остатъците са свързани с β-гликозиден хидроксил.

Съдейки по структурата на целобиозната молекула, тя трябва да бъде редуцираща захар. Тя има и всички химични свойства на дизахаридите.

Друга редуцираща захар е млечната захар с лактоза. Този дизахарид се намира във всяко мляко и му придава вкус на мляко, въпреки че е по-сладък от захарта. Конструирани са от остатъци от β-D-галактоза и α-D-глюкоза. Галактозата е епимер на глюкоза и се отличава с конфигурацията на четвъртия тетраедър:

Лактозата има всички свойства на редуциращи захари: тавтомерия, мутаротация, окисление до лактобионова киселина, редукция, образуване на хидразони и пропуски.

Дата на добавяне: 2017-08-01; Прегледи: 141;

ВИЖТЕ ПОВЕЧЕ:

Въпрос 2. Дизахариди

Образуване на гликозиди

Гликозидната връзка има важно биологично значение, тъй като именно чрез тази връзка се осъществява ковалентното свързване на монозахариди в състава на олиго- и полизахаридите. Когато се образува гликозидна връзка, аномерната ОН група на един монозахарид взаимодейства с ОН групата на друг монозахарид или алкохол. Когато това се случи, разделянето на водната молекула и образуването О-гликозидна връзка. Всички линейни олигомери (с изключение на дизахариди) или полимери съдържат мономерни остатъци, участващи в образуването на две гликозидни връзки, с изключение на крайни остатъци. Някои гликозидни остатъци могат да образуват три гликозидни връзки, които са характерни за разклонени олиго- и полизахариди. Олиго- и полизахаридите могат да имат краен остатък от монозахарид със свободна аномерна ОН група, която не се използва при образуването на гликозидна връзка. В този случай, когато цикълът е отворен, е възможно образуването на свободна карбонилна група, способна да окислява. Такива олиго- и полизахариди имат редуциращи свойства и поради това се наричат ​​редуциране или редуциране.

Фигура - Структурата на полизахарида.

А. Образуване на а-1,4-и а-1,6-гликозидни връзки.

Б. Структурата на линейния полизахарид:

1 - а-1,4-гликозидни връзки между маномери;

2 - нередуциращ край (образуването на свободна карбонилна група в аномерния въглехидрат не е възможно);

3 - възстановяващ край (евентуално отваряне на цикъла с образуването на свободна карбонилна група в аномерния въглерод).

Мономерната ОН група на монозахарида може да взаимодейства с NH2 групата на други съединения, което води до образуването на N-гликозидна връзка. Подобна връзка присъства в нуклеотиди и гликопротеини.

Фигура - Структура на N-гликозидната връзка

Въпрос 2. Дизахариди

Олигозахаридите съдържат от два до десет монозахаридни остатъка, свързани чрез гликозидна връзка. Дизахаридите са най-често срещаните олигомерни въглехидрати, открити в свободна форма, т.е. не са свързани с други съединения. По химична природа, дизахаридите са гликозиди, които съдържат 2 монозахариди, свързани чрез гликозидна връзка в a- или b-конфигурация. Храната съдържа предимно дизахариди като захароза, лактоза и малтоза.

Фигура - Хранителни дизахариди

Захароза е дизахарид, състоящ се от a-D-глюкоза и b-D-фруктоза, свързани чрез, b-1,2-гликозидна връзка. В захароза и двете аномерни ОН групи на глюкоза и фруктозни остатъци участват в образуването на гликозидна връзка. Затова захарозата не се прилага за редуциращи захари. Захарозата е разтворим дизахарид със сладък вкус.

Дизахариди. Свойства на дизахариди.

Източник на захароза са растенията, особено захарната тръстика, захарната тръстика. Последното обяснява появата на тривиалното наименование захароза - "захарна тръстика".

Лактоза - млечна захар. Лактозата се хидролизира до образуване на глюкоза и галактоза. Най-важният млечен дизахарид на бозайници. В кравето мляко съдържа до 5% лактоза, при жените - до 8%. В лактоза, аномерната ОН група на първия въглероден атом на D-галактозния остатък е свързана с b-гликозидна връзка с четвъртия въглероден атом на D-глюкоза (b-1,4-връзка). Тъй като аномерният въглероден атом на глюкозния остатък не участва в образуването на гликозидната връзка, следователно, лактозата се отнася до редуциращи захари.

Maltozavod идва с продукти, които съдържат частично хидролизирана скорбяла, например малц, бира. Малтозата се образува от разграждането на нишестето в червата и частично в устната кухина. малтоза Състои се от два D-глюкозни остатъка, свързани с а-1,4-гликозидна връзка. Отнася се за редуциращи захари.

Въпрос 3. Полизахариди:

класификация

В зависимост от структурата на монозахаридните остатъци, полизахаридите могат да се разделят на хомополизахариди (всички мономери са идентични) и хетерополизахариди (мономери са различни). И двата вида полизахариди могат да имат както линейно подреждане на мономери, така и разклонени.

Различават се следните структурни разлики между полизахаридите:

  • структурата на монозахаридите, които образуват веригата;
  • вида на гликозидните връзки, свързващи мономерите в вериги;
  • последователност на монозахаридни остатъци във веригата.

В зависимост от функциите, които изпълняват (биологична роля), полизахаридите могат да се разделят на 3 основни групи:

  • резервни полизахариди, които изпълняват енергийната функция. Тези полизахариди служат като източник на глюкоза, използвана от организма при необходимост. Резервната функция на въглехидратите се осигурява от тяхната полимерна природа. полизахариди по-трудно разтворим, от монозахариди, следователно те не оказват влияние върху осмотичното налягане и следователно могат да се натрупват в клетката, например, нишесте - в растителни клетки, гликоген - в животински клетки;
  • структурни полизахариди, които осигуряват клетки и органи с механична якост;
  • полизахариди, които съставляват извънклетъчната матрица, участват в образуването на тъкани, както и в клетъчната пролиферация и диференциация. Извънклетъчните матрични полизахариди са водоразтворими и силно хидратирани.

Дата на добавяне: 2016-04-06; Прегледи: 583;

ВИЖТЕ ПОВЕЧЕ:

Вярно, емпирично или бруто формула: C12H22O11

Химичен състав на малтозата

Молекулно тегло: 342,297

Малтоза (от английски. Malt - малц) - малцова захар, 4-O-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза, естествен дизахарид, състоящ се от два глюкозни остатъка; намерени в големи количества в покълнали зърна (малц) на ечемик, ръж и други зърна; Също така се срещат в домати, полен и нектар от редица растения.
Биосинтезата на малтоза от β-D-глюкопиранозил фосфат и D-глюкоза е известна само при някои видове бактерии. При животинските и растителните организми малтозата се образува от ензимното разграждане на нишестето и гликогена (виж Амилаза).
Малтозата лесно се абсорбира от човешкото тяло. Разделянето на малтоза на два глюкозни остатъка се получава в резултат на действието на ензима а-глюкозидаза, или малтаза, която се съдържа в храносмилателните сокове на животни и хора, в покълнали зърна, в плесени и дрожди. Генетично определената липса на този ензим в чревната лигавица на човека води до вродена непоносимост към малтоза, сериозно заболяване, което изисква изключване на малтоза, нишесте и гликоген от диетата или добавянето на малтаза към храната.

а-Малтоза - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-трихидрокси-6- (хидроксиметил) оксанил] окси-6- (хидроксиметил) оксан-2,3,4-триол
р-малтоза - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-трихидрокси-6- (хидроксиметил) оксанил] окси-6- (хидроксиметил) оксан-2,3,4-триол

Малтозата е редуцираща захар, тъй като има незаместена хемиацетална хидроксилна група.
При кипене на малтоза с разредена киселина и под действието на ензима се хидролизира малтозата (образуват се две молекули глюкоза C6H12O6).
C12H22O11 + H20 → 2С6Н1206

(от английски малц - малц), малцова захар, естествен дизахарид, състоящ се от два глюкозни остатъка; намерени в големи количества в покълнали зърна (малц) на ечемик, ръж и други зърна; Също така се срещат в домати, полен и нектар от редица растения. М. е лесно разтворим във вода, има сладък вкус; е редуцираща захар, тъй като има незаместена хемиацетална хидроксилна група. Биосинтезата на М. от b-D-глюкопиранозил фосфата и D-глюкозата е известна само при някои видове бактерии. В животински и растителни организми М.

образувана от ензимно разграждане на нишесте и гликоген (виж Амилаза). Разделянето на М. на два глюкозни остатъка се получава в резултат на действието на ензима а-глюкозидаза, или малтаза, която се съдържа в храносмилателните сокове на животни и хора, в покълнали зърна, в плесенни гъби и дрожди. Генетично причинени от липсата на този ензим в лигавицата на червата на човека води до вродена непоносимост М. - сериозно заболяване, което изисква изключване от диетата на М., нишесте и гликоген или добавяне на малтаза към храната.

Лит.: Химия на въглехидратите, М., 1967; Харис Г., Основи на човешката биохимична генетика, превод от английски, М., 1973.

http://magictemple.ru/maltoza-sostoit-iz/

малтоза

Малтоза („малтум“, преведена от латински означава „малц“) е естествен дизахарид, изграден от два D-глюкозни остатъка, свързани заедно.

Друго име на веществото е „малцова захар“. Терминът е възложен на френския химик Никол Теодор де Сосюр в началото на XIX век.

Основната роля на съединението е да снабдява човешкото тяло с енергия. Малтозата се произвежда от действието на малца върху нишестето. Захар в "свободната форма" се намира в домати, плесенни гъби, дрожди, покълнали ечемичени зърна, портокали, мед.

Обща информация

Малтоза - какво е това?

4 - O - α - D - глюкопиранозил - D - глюкозата е бял кристален прах, добре разтворим във вода, неразтворим в етер, етилов алкохол. Дизахаридът се хидролизира от ензима малтоза и киселини, които се намират в черния дроб, кръвта, сока на панкреаса и червата, мускулите. Възстановява разтворите на Фелинг (мед - тартратен реактив) и сребърен нитрат.

Химичната формула на малтозата е C12H22O11.

Каква е хранителната стойност на продукта?

За разлика от захарната тръстика и цвекло, малцовата захар е по-малко сладка. Използва се като хранителна добавка за приготвяне на сбитен, медовина, квас, домашно приготвена бира.

Интересното е, че сладостта на фруктозата се оценява на 173 точки, захароза - 100 точки, глюкоза - 81, малтоза - 32 и лактоза - 16.

Енергийното съотношение на малтоза В: W: Y е 0%: 0%: 105%. Калории - 362 kcal на 100 грама продукт.

Метаболизъм на дизахарида

Малтозата лесно се абсорбира в човешкото тяло. Съединението се разцепва чрез действието на ензимите малтаза и а-глюкозидаза, които се съдържат в храносмилателния сок. Тяхното отсъствие показва генетичен неуспех в организма и води до вродена непоносимост към малцовата захар. В резултат на това, за да се поддържа добро здраве, е важно за такива хора да елиминират от диетата всички храни, които съдържат гликоген, нишесте, малтоза или редовно да приемат малтозен ензим за храна.

Обикновено, при здрав човек, след влизане в устната кухина, дизахаридът се излага на ензима амилаза. След това въглехидратната храна влиза в стомаха и червата, където се отделят панкреасни ензими за неговото храносмилане. Крайната обработка на дизахарида в монозахариди се осъществява през влината, покриваща тънките черва. Освободените глюкозни молекули бързо покриват енергийните разходи на човек при интензивни натоварвания. В допълнение, малтозата се образува чрез частично хидролитично разцепване на основните резервни съединения - нишесте и гликоген.

Гликемичният му индекс е 105, така че диабетиците трябва да изключват този продукт от менюто, тъй като причинява рязко освобождаване на инсулин и бързо покачване на нивата на кръвната захар.

Ежедневна нужда

Химичният състав на малтозата зависи от суровините, от които се произвежда (пшеница, ечемик, царевица, ръж).

В същото време средният витаминно-минерален комплекс от малцова захар включва следните хранителни вещества:

Диетолозите препоръчват ограничаване на приема на захар до 100 грама на ден. В същото време броят на малтозата на ден за възрастен може да достигне 35 грама.

За да се намали натоварването на панкреаса и да се предотврати развитието на затлъстяване, трябва да се избягва употребата на дневната норма на малцовата захар при приемането на други продукти, съдържащи захар (фруктоза, глюкоза, захароза). На по-възрастните хора се препоръчва да редуцират съединението до 20 грама на ден.

Интензивната физическа активност, спортът, повишената умствена активност изискват висока консумация на енергия и увеличават потребността на организма от малтоза и прости въглехидрати. Заседнал начин на живот, диабет, заседнала работа, напротив, изискват ограничаване на количеството на дизахарид до 10 грама на ден.

Симптоми, които сигнализират за дефицит на малтоза в организма:

  • депресивно настроение;
  • слабост;
  • липса на сила;
  • апатия;
  • летаргия;
  • изтощаване на енергия.

По правило липсата на дизахарид е рядкост, тъй като самото човешко тяло произвежда съединение от гликоген, нишесте.

Симптоми на предозиране с малцова захар:

  • стомашно разстройство;
  • алергични реакции (обрив, сърбеж, парещи очи, дерматит, конюнктивит);
  • гадене;
  • подуване на корема;
  • апатия;
  • сухота в устата.

Ако се проявят симптомите на излишък, приемът на храни, богати на малтоза, трябва да бъде отменен.

Полза и вреда

Малтозата, в състава на пастата от настъргана настъргана пшеница, е мина на витамини, минерали, фибри и аминокиселини.

Той е универсален източник на енергия за клетките на тялото. Не забравяйте, че дългосрочното съхранение на малцова захар води до загуба на полезни свойства.

Малтоза е забранено да взема хора с непоносимост към продукта, защото може да причини сериозни щети на човешкото здраве.

В допълнение, захарното вещество с неконтролирана употреба води до:

  • нарушаване на метаболизма на въглехидратите;
  • затлъстяване;
  • развитие на сърдечни заболявания;
  • повишени нива на кръвната захар;
  • повишаване на холестерола;
  • появата на ранна атеросклероза;
  • намаляване на функцията на островния апарат, формиране на преддиабетно състояние;
  • нарушаване на секрецията на ензими на стомаха, червата;
  • разрушаването на зъбния емайл;
  • хипертония;
  • намален имунитет;
  • повишена умора;
  • главоболие.

За да се поддържа добро здраве и здраве на тялото, се препоръчва използването на малцова захар в умерено количество, което не надвишава дневната норма. В противен случай полезните свойства на продукта се прехвърлят на вреда и той с право започва да оправдава мълчаливото си име "сладка смърт".

източници

Малтозата се получава чрез ферментация на малц, в която се използват следните житни култури: пшеница, царевица, ръж, ориз или овес. Интересно е, че малцовата захар, извлечена от плесенните гъби, е част от меласата.

http://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/maltoza/

малтоза

Малтозата или малцовата захар е естествен дизахарид, който е междинен продукт при разграждането на нишестето и гликогена.

В свободната си форма в храните се среща в мед, малц, бира, меласа, покълнали зърна.

Малтозата се състои от два D-глюкозни остатъка, свързани заедно с О-гликозидна връзка, и има следната структурна формула:

Фиг. 6.8. Структурната формула на малтозата

Малтозата е хомоолигозахарид, тъй като се състои от остатъци
α-D - глюкоза.

О-гликозидна връзка се образува между α-С1-въглеродният атом на един глюкозен остатък и кислородният атом на хидроксилната група, разположен в С4-въглероден атом на друг глюкозен остатък.

Обозначава се като α (1 → 4) гликозидна връзка.

В организма малтозата се хидролизира от ензими амилази до монозахариди, които проникват през чревните стени. След това те се превръщат в фосфати и вече в тази форма влизат в кръвта.

194.48.155.252 © studopedia.ru не е автор на публикуваните материали. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторските права? Пишете ни Свържете се с нас.

Деактивиране на adBlock!
и обновете страницата (F5)
много необходимо

http://studopedia.ru/4_105486_maltoza.html

ГЛАВА 11. Въглехидрати

Въглехидратите са част от клетките и тъканите на всички растителни и животински организми. Те са от голямо значение като енергийни източници в метаболитните процеси.

Въглехидратите са основната съставка на храната на бозайниците. Техният добре познат представител - глюкоза - се намира в зеленчукови сокове, плодове, плодове и особено грозде (оттук и името му - гроздова захар). Той е съществен компонент от кръвта и тъканите на животните и е пряк източник на енергия за клетъчни реакции.

Въглехидратите се образуват в растенията по време на фотосинтезата от въглероден диоксид и вода. За хората основният източник на въглехидрати е растителната храна.

Въглехидратите се разделят на монозахариди и полизахариди. Монозахаридите не се хидролизират, за да образуват по-прости въглехидрати. Полизахариди, способни на хидролиза, могат да се разглеждат като продукти на поликондензация на монозахариди. Полизахаридите са високомолекулни съединения, чиито макромолекули съдържат стотици и хиляди монозахаридни остатъци. Междинна група между моно- и полизахариди е съставена от олигозахариди (от гръцки. Oligos - малко), които имат относително малка молекулна маса.

Част от горните имена, захариди, се свързва с общото име на въглехидрати, захар, която се използва досега.

11.1.1. Структура и стереоизомеризъм

Монозахаридите, като правило, са твърди вещества, които са силно разтворими във вода, слабо алкохолни и неразтворими в повечето органични разтворители. Почти всички монозахариди имат сладък вкус.

Монозахаридите могат да съществуват както в отворени (оксоформени), така и в циклични форми. В разтвора тези изомерни форми са в динамично равновесие.

Отворени форми. Монозахаридите (монозахариди) са хетерофункционални съединения. Молекулите им едновременно съдържат карбонил (алдехид или кетон) и няколко хидроксилни групи, т.е. монозахариди са полихидроксикарбонилни съединения - полихидрокси алдехиди и полихидроксикетони. Те имат неразклонена въглеродна верига.

Монозахаридите се класифицират според естеството на карбонилната група и дължината на въглеродната верига. Монозахариди, съдържащи алдехидна група, се наричат ​​алдози, а кетонна група (обикновено в позиция 2), кетоза (суфиксът -оза се използва за имената на монозахариди: глюкоза, галактоза, фруктоза и др.). Като цяло структурата на алдозите и кетозата може да бъде представена по следния начин.

В зависимост от дължината на въглеродната верига (3-10 атома), монозахаридите се разделят на триози, тетрози, пентози, хексози, хептози и др.

Стереизомерия. Молекулите на монозахаридите съдържат няколко центрове на хиралност, което е причина за съществуването на много стереоизомери, съответстващи на същата структурна формула. Например, има четири асиметрични въглеродни атоми в алдохексоза и 16 стереоизомери (24) съответстват на него, т.е. 8 двойки енантиомери. В сравнение със съответните алдози, кетохексозите съдържат един по-малко хирален въглероден атом, следователно броят на стереоизомерите (2 3) намалява до 8 (4 двойки енантиомери).

Отворените (нециклични) форми на монозахариди са представени като проекционни формули на Фишер (виж 7.1.2). Въглеродната верига в тях се записва вертикално. В случая на алдози, на върха се поставя алдехидна група, а в кетозата - група от първичен алкохол, съседна на карбонила. От тези групи започва номерирането на веригата.

За означаване на стереохимията се използва D, L-системата. Определянето на монозахарид към D или L серията се извършва съгласно конфигурацията на хиралния център, който е най-отдалечен от оксо групата, независимо от конфигурацията на другите центрове! За пентози този "определящ" център е С-4 атомът, а за хексозите - С-5. Позицията на ОН групата в последния център на хиралност отдясно показва, че монозахаридът принадлежи към D-серията, в ляво - към L-сериите, т.е. по аналогия със стереохимичния стандарт - глицерол алдехид (виж 7.1.2).

Известно е, че за обозначаване на стереохимичната структура на съединения с няколко центрове на хиралност, R, S системата е универсална (виж 7.1.2). Въпреки това, обемът на получените по този начин монозахариди ограничава практическото му приложение.

Повечето естествени монозахариди принадлежат към D-серията. От алдопентоза са често срещани D-рибоза и D-ксилоза, както и кетопентоза, D-рибулоза и D-ксилулоза.

Обичайните наименования за кетоза се формират от въвеждането на суфикса -ul в наименованията на съответната алдоза: рибозата съответства на рибулоза, ксилоза към ксилулоза (това правило оставя името „фруктоза“, което няма връзка с името на съответната алдоза).

Както може да се види от горните формули, стереоизомерните d-алдохексози, както и d-алдопентозите и d-кетопентозите, са диастереомери. Сред тях са тези, които се различават по конфигурация само на един център на хиралност. Диастереомерите, които се различават по конфигурацията само на един асиметричен въглероден атом, се наричат ​​епимери. Епимери - специален случай на диастереомери. Например, d-глюкоза и d-галактоза са различни.

един от друг, само конфигурацията на С-4 атом, т.е. те са епимери на С-4. По същия начин, d-глюкоза и d-маноза са епимери при С-2 и d-рибоза и d-ксилоза при С-3.

Всяка алдоза от d-серията съответства на енантиомера на l-серията с противоположната конфигурация на всички центрове на хиралност.

Циклични форми. Отворените форми на монозахариди са удобни за разглеждане на пространствените връзки между стереоизомерните монозахариди. В действителност, монозахаридите са циклично полуацетални по структура. Образуването на циклични форми на монозахариди може да се представи като резултат от вътрешномолекулното взаимодействие на карбонилните и хидроксилните групи (виж 9.2.2), съдържащи се в монозахаридната молекула.

Полуацеталната хидроксилна група в въглехидратната химия се нарича гликозидна. По свойства, тя е значително различна от другите (алкохолни) хидроксилни групи.

В резултат на циклизацията се формират термодинамично по-стабилни фуранозни (петчленни) и пиранозни (шестчленни) цикли. Имената на циклите са получени от имената на свързаните хетероциклични съединения - фуран и пиран.

Образуването на тези цикли е свързано със способността на въглеродните вериги на монозахариди да приемат достатъчно благоприятна хелатоподобна конформация (виж 7.2.1). В резултат на това алдехидът (или кетонът) и хидроксилните групи при С-4 (или С-5) се събират в пространството, т.е. тези функционални групи, в резултат на взаимодействието на които се осъществява интрамолекулна циклизация. Ако хидроксилна група при С-5 в алдохексози реагира, тогава се получава хемиацетал с шестчленен пиранозен цикъл. Подобен цикъл при кетохексоза се получава чрез участие в реакцията на хидроксилна група при С-6.

В имената на циклични форми заедно с името на монозахарида се посочва размерът на цикъла с думите пираноза или фураноза. Ако хидроксилната група при С-4 участва в циклизацията в алдохексозите и в С-5 в кетохексозите, тогава се получават хемиоцетали с петчленен фуранозен цикъл.

В цикличната форма се създава допълнителен център на хиралност - въглеродният атом, който преди това е бил част от карбонилната група (при алдозите това е С-1). Този атом се нарича аномерен и двата съответни стереоизомера се наричат ​​а- и β-аномери (Фиг. 11.1). Аномери са специален случай на епимери.

Различни конфигурации на аномерния въглероден атом възникват поради факта, че алдехидната група, дължаща се на въртенето около С-1-С-2 σ-връзката, е атакувана от нуклеофилния кислороден атом в действителност от различни страни (виж фиг. 11.1). В резултат се образуват хемиацетали с противоположни конфигурации на аномерния център.

В а-аномера, конфигурацията на аномерния център е същата с конфигурацията на "крайния" хирален център, който определя дали принадлежи към d или l-ред, докато в β-аномера е противоположно. В проекционните формули на Фишер на d-ред монозахариди в а-аномера, групата на OH-гликозид е отдясно, а в β-аномера - отляво на въглеродната верига.

Фиг. 11.1. Образуване на а- и β-аномери на примера на d-глюкоза

Формула. Цикличните форми на монозахариди са изобразени под формата на перспективни Хеурови формули, в които циклите са показани под формата на плоски многоъгълници, разположени перпендикулярно на равнината на фигурата. Кислородният атом се поставя в пиранозния цикъл в далечния десен ъгъл, в фуранозата зад равнината на цикъла. Символите на въглеродните атоми в цикли не показват.

За да преминем към формулите на Heurs, цикличната формула на Фишър се трансформира така, че кислородният атом на цикъла се намира на същата права като въглеродните атоми в цикъла. Това е показано по-долу на примера на a-d-глюкопираноза чрез две пермутации на C-5 атома, което не променя конфигурацията на този асиметричен център (виж 7.1.2). Ако трансформираната формула на Фишер е позиционирана хоризонтално, както се изисква от правилата за писане на Heuors формули, тогава заместителите отдясно на вертикалната линия на въглеродната верига ще бъдат под равнината на цикъла, а тези, които са били вляво, ще бъдат над тази равнина.

При d-алдохексоза в пиранозната форма (и при d-алдопентоза в фуранозната форма) групата СН 2 ОН винаги е разположена над равнината на цикъла, което е формален знак на серията d. Гликозидната хидроксилна група в а-аномерите на d-алдозата се появява под равнината на цикъла, в β-аномерите - над равнината.

За по-голяма простота формулите на Heuors често не изобразяват символите на водородните атоми и техните връзки с въглеродните атоми на цикъла. Ако говорим за смес от аномери или стереоизомер с неизвестна конфигурация на аномерния център, тогава позицията на гликозидната група ОН е посочена с вълнообразна линия.

Съгласно същите правила, преходът се извършва и при кетоза, която е показана по-долу на примера на един от аномерите на фуранозната форма на d-фруктоза.

В твърдо състояние монозахаридите са в циклична форма. В зависимост от разтворителя, от който d-глюкозата е рекристализирана, се получава или като а-г-глюкопираноза (от алкохол или вода), или като р-г-глюкопираноза (от пиридин). Те се различават по величината на ъгъла на специфичното въртене [a]D 20, а именно +112? при а-аномер и +19? при р-аномера. В прясно приготвен разтвор

Всеки аномер, при престояване, се наблюдава промяна в специфичното въртене, докато постоянният ъгъл на въртене, равен за това и друго решение, е + 52,5 °.

Промяната във времето на ъгъла на въртене на равнината на поляризация на светлината с въглехидратни разтвори се нарича мутаротация.

Химичната същност на мутаротацията е способността на монозахаридите да съществуват под формата на равновесна смес от тавтомери - отворени и циклични форми. Този тип тавтомеризъм се нарича цикло-оксо-тавтомеризъм.

В разтворите равновесието между четирите циклични тавтомера на монозахаридите се установява чрез отворената форма, оксоформата. Взаимното превръщане на а- и β-аномери един в друг чрез междинна оксоформа се нарича аномеризация.

По този начин, в разтвор, d-глюкоза съществува под формата на тавтомери: оксоформи и а- и β-аномери на пиранозните и фуранозните циклични форми.

В смес от тавтомери преобладават пиранозните форми. Оксоформ, както и тавтомери с фуранозни цикли се съдържат в малки количества. Важното обаче не е абсолютното съдържание на тавтомер, а възможността за прехода им един към друг, което води до попълване на количеството на “желаната” форма, тъй като се консумира.

във всеки процес. Например, въпреки незначителното съдържание на оксоформ, глюкозата реагира, характерна за алдехидната група.

Подобни тавтомерни трансформации се срещат в разтвори с всички монозахариди и най-известните олигозахариди. По-долу е дадена диаграма на тавтомерните трансформации на най-важния представител на кетохексоза, d-фруктоза, съдържащи се в плодовете, меда, както и част от захарозата (виж 11.2.2).

Въпреки това визуалните формули не отразяват реалната геометрия на монозахаридните молекули, тъй като пет- и шестчленните цикли не са плоски. Така шестчленният пиранозен цикъл, подобно на циклохексан, приема най-благоприятната конформация на стола (виж 7.2.2). В обичайните монозахариди, основната група алкохол СН2ОН и повечето хидроксилни групи са в по-благоприятни екваториални позиции.

От двата аномера на d-глюкопираноза, β-аномерът доминира в разтвора, в който всички заместители, включително хемиацетален хидроксил, са разположени екваториално.

Високата термодинамична стабилност на d-глюкопиранозата, поради нейната конформационна структура, обяснява най-голямото разпределение на d-глюкозата в природата при монозахаридите.

Конформационната структура на монозахаридите предопределя пространственото подреждане на полизахаридните вериги, формирайки тяхната вторична структура.

11.1.4. Некласически монозахариди

Некласическите монозахариди са серия от съединения, които имат обща структурна „архитектура” с обикновени, „класически” монозахариди (алдози и кетози), но се различават или по модификация на една или няколко функционални групи или отсъствие на някои от тях. В такива съединения ОН групата често отсъства. Те се наричат ​​чрез добавяне към наименованието на оригиналния монозахарид представка дезокси- (което означава отсъствие на ОН групата) и името на “новия” заместител.

Дезокси захар. Най-често срещаните дезокси захари, 2-деокси-D-рибоза, са структурен компонент на ДНК. Природните сърдечни гликозиди (вж. 15.3.5), използвани в кардиологията, съдържат остатъци от дидезокси захари, например дигитоксизи (сърдечни гликозиди на дигиталис).

Амино захари. Тези производни, които вместо хидроксилната група съдържат аминогрупа (обикновено при С-2), имат основни свойства и образуват кристални соли с киселини. Най-важните представители на аминозахарите са аналози на d-глюкоза и d-галактоза, за които те често използват полутривиални

Други имена са съответно d-глюкозамин и d-галактозамин. Аминогрупата в тях може да бъде ацилирана с остатъци от оцетна, понякога сярна киселина.

Алдитолите. Алдитолите, наричани още захарни алкохоли, включват полихидрични алкохоли, съдържащи хидроксилна група, вместо оксо групата = 0. Всяка алдоза съответства на един aldit, в името на който се използва наставката -it вместо -th, например d-манитол (от d-маноза). Алдитите имат по-симетрична структура от алдозите, затова сред тях има мезо-съединения (вътрешно симетрични), например ксилитол.

Заквасена захар. Монозахаридите, в които вместо CH 2 OH единица се съдържа COOH групата, имат общо наименование уронови киселини. Техните имена използват комбинация от -уронова киселина вместо наставка -оза на съответната алдоза. Отбележете, че номерирането на веригата е от алдехидния въглероден атом, а не от карбоксилния, за да се запази структурния афинитет с оригиналния монозахарид.

Уроновите киселини са компоненти на растителни и бактериални полизахариди (виж 13.3.2).

Монозахариди, съдържащи карбоксилна група вместо алдехидна група, се наричат ​​алдонови киселини. Ако карбоксилните групи присъстват и в двата края на въглеродната верига, тогава такива съединения се наричат ​​колективни алдарични киселини. В номенклатурата на тези видове киселини се използват съответно комбинации: прясна киселина и пролетна киселина.

Алдонови и алдарови киселини не могат да образуват тавтомерни циклични форми, тъй като те нямат алдехидна група. Алдаровите киселини, като алдитоли, могат да съществуват като мезо-съединения (пример е галактарова киселина).

Аскорбинова киселина (витамин С). Този, може би, най-старият и най-популярен витамин е близък по структура до монозахариди и е γ-лактон на киселина (I). Аскорбинова киселина

намерени в плодове, особено цитрусови плодове, плодове (дива роза, касис), зеленчуци, мляко. Произвежда се в голям мащаб в индустрията от d-глюкоза.

Аскорбиновата киселина проявява доста силни киселинни свойства (рКи 4,2) поради една от хидроксилните групи на ендоловия фрагмент. Когато се образуват соли, γ-лактоновият пръстен не се отваря.

Аскорбиновата киселина има силни редуциращи свойства. Образуваната дехидроаскорбинова киселина по време на неговото окисление лесно се редуцира до аскорбинова киселина. Този процес осигурява серия от редокс реакции в организма.

11.1.5. Химични свойства

Монозахаридите са вещества с висока реактивност. Техните молекули съдържат следните най-важни реакционни центрове:

• хемиацетален хидроксил (подчертан в цвят);

• алкохолни хидроксилни групи (всички други, с изключение на хемиацетални);

• карбонилна група на ациклична форма.

Гликозиди. Гликозидите включват производни на циклични въглехидрати, в които хемиацеталната хидроксилна група е заместена от групата OR. Не-въглехидратният компонент на гликозида се нарича агликон. Връзката между аномерния център (при алдоза това е С-1, при кетоза - С-2) и групата ОР се нарича гликозидна. Гликозидите са ацетати на циклични форми на алдоза или кетоза.

В зависимост от размера на оксидния цикъл, гликозидите се разделят на пиранозиди и фуранозиди. Глюкозните гликозиди се наричат ​​глюкозиди, рибозите се наричат ​​рибозиди и т.н. Пълното име на гликозидите е последвано от името на радикала R, конфигурацията на аномерния център (α- или β-) и името на въглехидратния остатък с заместване на суфикса -оза-озид (виж примери в реакционната схема по-долу).

Гликозидите се образуват чрез взаимодействието на монозахариди с алкохоли при условия на киселинен катализ; в този случай реагира само хемиацеталната група ОН.

Гликозидните разтвори не са mutarote.

Превръщането на монозахарид в гликозид е сложен процес, който преминава през поредица от последователни реакции. Като цяло той е

логично е да се получат ациклични ацетали (виж 5.3). Обаче, поради обратимостта на реакцията в разтвора, тавтомерните форми на изходния монозахарид и четири изомерни гликозида (α- и β-аномери на фуранозиди и пиранозиди) могат да бъдат в равновесие.

Както всички ацетали, гликозидите се хидролизират от разредени киселини, но са устойчиви на хидролиза в слабо алкална среда. Хидролизата на гликозидите води до съответните алкохоли и монозахариди и е реакция, обратна на тяхното образуване. Ензимната хидролиза на гликозидите е в основата на разцепването на полизахариди, извършвано в животински организми.

Естери. Монозахаридите се ацилират лесно чрез анхидриди на органични киселини, образувайки естери с участието на всички хидроксилни групи. Например, при взаимодействие с оцетен анхидрид се получават ацетилни производни на монозахариди. Монозахаридните естери се хидролизират както в кисела, така и в алкална среда.

Особено важни са естерите на неорганичните киселини, по-специално фосфатни естери - фосфати. Те се срещат във всички растителни и животински организми и са метаболитно активни форми на монозахариди. Най-важната роля играят фосфатите на d-глюкозата и d-фруктозата.

Естери на сярната киселина - сулфати - са част от полизахаридите на съединителната тъкан (вж. 11.3.2).

Възстановяване. Когато монозахаридите се редуцират (тяхната алдехидна или кетонна група), се образуват алдитоли.

Чрез редуциране на глюкозата и манозата се получават хексатомни алкохоли - D-глюцит (сорбитол) и D-манитол. Алдитите са лесно разтворими във вода, имат сладък вкус, някои от тях (ксилитол и сорбитол) се използват като заместители на захарта за диабетици.

При редуциране на алдоза се получава само един полиол, като същевременно се намалява кетозата, смес от два полиола; например, d-глюцит и d-манитол се образуват от d-фруктоза.

Окисление. Реакциите на окисляване се използват за откриване на монозахариди, по-специално на глюкоза, в биологични течности (урина, кръв).

В монозахаридна молекула всеки въглероден атом може да бъде окислен, но алдехидната група на алдозата е най-лесно окислена в отворена форма.

Леките окислителни агенти (бромна вода) могат да окислят алдехидната група до карбоксилна, без да засягат други групи. при

Това образува алдонови киселини. Така, когато d-глюкозата се окислява с бромна вода, се получава d-глюконова киселина. В медицината се използва калциевата му сол - калциев глюконат.

Действието на по-силни окислители, като азотна киселина, калиев перманганат и дори на йони Cu 2+ или Ag +, води до дълбоко разграждане на монозахариди с разрушаване на въглерод-въглеродни връзки. Въглеродната верига се запазва само в някои случаи, например, когато d-глюкозата се окислява до d-глюкарова киселина или d-галактоза до галактарна (слузна) киселина.

Получената галактарова киселина е трудно разтворима във вода и се утаява, която се използва за откриване на галактоза по посочения метод.

Алдозите лесно се окисляват със сложни съединения от мед (11) и сребро, съответно, с реактивите на Фелинг и Толенс (вж. Също 5.5). Такива реакции са възможни поради наличието на алдехидна (отворена) форма в тавтомерната смес.

Поради способността им да регенерират Cu 2+ или Ag + йони, монозахариди и техните производни, съдържащи потенциална алдехидна група, се наричат ​​редуциращи.

Гликозидите не показват редуцираща способност и не дават положителен тест с тези реагенти. Въпреки това, кетозите могат да намалят металните катиони, тъй като в алкална среда те са изомеризирани до алдози.

Директното окисление на СН2ОН единицата на монозахаридите в карбоксилната група е невъзможно поради наличието на алдехидна група, която е по-податлива на окисление, затова, за да се превърне монозахарида в уронова киселина, монозахарид със защитена алдехидна група се подлага на окисление, например като гликозид.

Образуването на глюкуронови киселинни гликозиди - глюкурониди - е пример за биосинтетичния процес на конюгация, т.е. процеса на свързване на лекарства или техните метаболити с хранителни вещества, както и с токсични вещества, последвано от елиминиране от тялото с урината.

Олигозахаридите са въглехидрати, съставени от няколко монозахаридни остатъци (от 2 до 10), свързани заедно чрез гликозидна връзка.

Най-простите олигозахариди са дисахариди (bios), които се състоят от два монозахаридни остатъка и са гликозиди (пълни ацетали), в които един от остатъците действа като агликон. Способността на дисахаридите да се хидролизират в кисела среда с образуването на монозахариди е свързана с ацеталната природа.

Има два вида свързване на монозахаридни остатъци:

• благодарение на хемиацеталната група ОН на един монозахарид и всяка алкохолна група на другата (в примера по-долу, хидроксил при С-4); това е група от редуциращи дизахариди;

• с участието на хемиацетални ОН групи на двата монозахарида; Това е група от не-редуциращи дизахариди.

11.2.1. Намаляване на дизахаридите

В тези дизахариди един от монозахаридните остатъци участва в образуването на гликозидната връзка, дължаща се на хидроксилната група (най-често при С-4). Дизахаридът има свободна хемиацетална хидроксилна група, в резултат на което се запазва способността за отваряне на цикъла.

Редукционните свойства на такива дизахариди и мутаро-тацията на техните разтвори се дължат на цикло-оксо-тавтомеризма.

Представители на редуциращите дизахариди са малтоза, целобиоза, лактоза.

Малтоза. Този дизахарид се нарича малцова захар (от лат. Maltum - малц). Той е основният продукт на разграждането на нишестето под действието на β-амилазния ензим, секретиран от слюнчените жлези и също съдържащ се в малц (покълнали и след това изсушени и натрошени зърнени култури). Малтозата има по-сладък вкус от захарозата.

Малтозата е дизахарид, в който остатъците от две молекули на d-глюкопираноза са свързани с (1 ^ 4) -глюкозидна връзка.

Аомерният въглероден атом, който участва в образуването на тази връзка, има а-конфигурация и аномерният атом с хемиацетална хидроксилна група може да има както а-, така и р-конфигурация (съответно а- и р-малтоза).

В систематичното име на дизахарида, "първата" молекула придобива суфикс -озил, докато "втората" запазва наставката -оза. В допълнение, пълното наименование показва конфигурацията на двата аномерни въглеродни атома.

Алилов. Този дизахарид се образува при непълна хидролиза на целулозния полизахарид.

Cellobiose е дисахарид, в който остатъците от две d-глюкопиранозни молекули са свързани с β (1-4) -гликозидна връзка.

Разликата между целобиозата и малтозата е, че аномерният въглероден атом, участващ в образуването на гликозидната връзка, има β-конфигурация.

Малтозата се разцепва от ензима а-глюкозидаза, който не е активен срещу целобиозата. Целобиозата може да бъде разградена от ензима на β-глюкозидаза, но този ензим липсва в човешкото тяло, следователно целобиозата и съответната полизахаридна целулоза не могат да бъдат обработени в човешкото тяло. Преживните животни могат да ядат целулоза от трева (фибри), защото бактериите в стомашно-чревния тракт имат β-глюкозидаза.

Разликата в конфигурацията между малтозата и целобиозата води до конформационна разлика: а-гликозидната връзка в малтозата е аксиално разположена и β-гликозидната връзка в целобиозата е екваториална. Конформационното състояние на дизахаридите е основната причина за линейната структура на целулозата, която включва целобиоза, и структурата на амилоза (нишесте), изградена от малтозни единици.

Лактозата се съдържа в млякото (4-5%) и се получава от суроватка след отделянето на извара (оттук и името "млечна захар").

Лактозата е дизахарид, в който остатъците от d-галактопираноза и d-глюкопираноза са свързани с Р (1-4) гликозидна връзка.

Аномерният въглероден атом на d-галактопираноза, участващ в образуването на тази връзка, има р-конфигурация. Аомерният атом на глюкопиранозния фрагмент може да има както а-, така и р-конфигурация (съответно а- и р-лактоза).

11.2.2. Нередуциращи дизахариди

Най-важният нередуциращ дизахарид е захароза. Източникът му е захарна тръстика, захарно цвекло (до 28% от сухото вещество), растителни и плодови сокове.

Захароза е дизахарид, в който остатъците на a-d-глюкопираноза и β-d-фруктофураноза са свързани чрез гликозидни връзки, дължащи се на хемиацетални хидроксилни групи на всеки монозахарид.

Тъй като в молекулата на захарозата няма хемиацетални хидроксилни групи, тя не е способна на цикло-оксо-тавтомеризъм. Разтворите на захароза не са mutarote.

11.2.3. Химични свойства

Химично, олигозахаридите са гликозиди, а редуциращите олигозахариди също притежават признаци на монозахариди, тъй като те съдържат потенциална алдехидна група (в отворена форма) и хемиацетален хидроксил. Това определя тяхното химическо поведение. Те влизат в много реакции, характерни за монозахариди: те образуват естери, могат да бъдат окислени и редуцирани от действието на същите реактиви.

Най-характерната реакция на дизахаридите е киселата хидролиза, водеща до разцепване на гликозидната връзка с образуването на монозахариди (във всички тавтомерни форми). Най-общо, тази реакция е подобна на хидролизата на алкил гликозиди (виж 11.1.5).

Полизахаридите съставляват основната част от органичната материя в биосферата на Земята. Те изпълняват три важни биологични функции, действащи като структурни компоненти на клетки и тъкани, енергиен резерв и защитни вещества.

Полизахаридите (гликани) са високомолекулни въглехидрати. По химическа природа те са полигликозиди (полиацетали).

По принцип на структурата, полизахаридите не се различават от редуцираните олигозахариди (виж 11.2). Всяка монозахаридна единица е свързана с гликозидни връзки с предходните и следващите единици. В същото време, за връзка с последващата връзка, се осигурява хемиацетална хидроксилна група, а при предишната - алкохолна група. Разликата е само в количеството на монозахаридните остатъци: полизахаридите могат да съдържат стотици и дори хиляди от тях.

В полизахаридите от растителен произход най-често се срещат (1-4) -гликозидни връзки, а в полизахаридите от животински и бактериален произход съществуват и други видове връзки. В единия край на полимерната верига е остатъкът от редуциращия монозахарид. Тъй като неговият дял в цялата макромолекула е много малък, полизахаридите практически не показват редуциращи свойства.

Гликозидната природа на полизахаридите води до тяхната хидролиза в кисела среда и стабилност в алкална среда. Пълната хидролиза води до образуването на монозахариди или техни производни, непълни - до редица междинни олигозахариди, включително дисахариди.

Полизахаридите имат високо молекулно тегло. Те се характеризират с по-високо ниво на структурна структура на макромолекулата, характерна за високомолекулните вещества. Наред с първичната структура, т.е. със специфична последователност от мономерни остатъци, важна роля играе вторичната структура, определена от пространственото разположение на макромолекулната верига.

Полизахаридните вериги могат да бъдат разклонени или неразклонени (линейни).

Полизахаридите се разделят на групи:

• хомополизахариди, състоящи се от остатъци от един монозахарид;

• хетерополизахариди, състоящи се от остатъци от различни монозахариди.

Хомополизахаридите включват много растителни полизахариди (нишесте, целулоза, пектин), животни (гликоген, хитин) и бактериални (декстрани).

Хетерополизахаридите, които включват много животни и бактериални полизахариди, са по-малко проучени, но играят важна биологична роля. Хетерополизахаридите в тялото са свързани с протеини и образуват комплексни супрамолекулни комплекси.

Нишесте. Този полизахарид се състои от два вида полимери, конструирани от d-глюкопираноза: амилоза (10-20%) и амилопектин (80-90%). Нишестето се образува в растенията по време на фотосинтезата и „съхранява” в клубени, корени и семена.

Нишестето е бяло аморфно вещество. Той е неразтворим в студена вода, набъбва в гореща вода, а част от него постепенно се разтваря. Когато скорбялата се нагрява бързо поради съдържащата се в нея влага (10-20%), хидролитичното разцепване на макромолекулната верига става на по-малки фрагменти и се образува смес от полизахариди, наречени декстрини. Декстрините са по-разтворими във вода от нишестето.

Този процес на разделяне на нишесте или декстринизация се извършва по време на печене. Брашното нишесте, превърнато в декстрини, е по-лесно за храносмилане поради по-голямата му разтворимост.

Амилозата е полизахарид, в който d-глюкопиранозните остатъци са свързани с (1-4) -гликозидни връзки, т.е. дизахаридният фрагмент на амилозата е малтоза.

Веригата от амилоза е неразклонена, включва до хиляда глюкозни остатъци, молекулното тегло е до 160 хиляди.

Според рентгеновия анализ макромолекулата на амилозата се навива в спирала (фиг. 11.2). За всеки ход на спиралата има шест монозахаридни връзки. Молекулите със съответния размер, например, йодни молекули, могат да образуват вътрешния канал на спиралата, образувайки комплекси, наречени включени съединения. Амилозният комплекс с йод е син. Използва се за аналитични цели за откриването на нишесте и йод (йодрахмален тест).

Фиг. 11.2. Спирална амилозна структура (изглед по оста на спиралата)

Амилопектинът, за разлика от амилозата, има разклонена структура (фиг. 11.3). Неговото молекулно тегло достига 1-6 ррт.

Фиг. 11.3. Разклонена макромолекула от амилопектин (оцветени кръгове - точки на разклонение на страничните вериги)

Амилопектинът е разклонен полизахарид, в чиито вериги D-глюкопиранозните остатъци са свързани с (1 ^ 4) -гликозидни връзки, а в разклонените точки с (1 ^ 6) връзки. Между точките на разклоняване са 20-25 глюкозни остатъци.

Хидролизата на скорбялата в стомашно-чревния тракт се осъществява под действието на ензими, които разграждат (1-4) - и (1-6) -гликозидни връзки. Крайните продукти на хидролизата са глюкоза и малтоза.

Гликоген. В животинските организми този полизахарид е структурен и функционален аналог на растителното нишесте. По структура тя е подобна на амилопектина, но има още по-разклоняващи се вериги. Обикновено между точките на разклоняване има 10-12, понякога дори 6 глюкозни единици. Условно може да се каже, че разклонението на гликогенната макромолекула е два пъти по-голямо от амилопектина. Силното разклоняване допринася за функцията на гликогеновата енергия, тъй като само с много крайни остатъци може да се осигури бързото елиминиране на необходимия брой глюкозни молекули.

Молекулното тегло на гликогена е необичайно голямо и достига 100 милиона.Този размер на макромолекулите допринася за функцията на резервен въглехидрат. По този начин, макромолекулата на гликоген, поради големия си размер, не преминава през мембраната и остава вътре в клетката, докато не възникне необходимост от енергия.

Хидролизата на гликоген в кисела среда протича много лесно с количествен добив на глюкоза. Използва се в анализа на тъканите за съдържанието на гликоген чрез количеството образувана глюкоза.

Подобно на гликоген в животинските организми, амилопектинът, който има по-малко разклонена структура, играе същата роля като резервния полизахарид в растенията. Това се дължи на факта, че метаболитните процеси протичат много по-бавно в растенията и не изискват бърз поток на енергия, както понякога е необходимо за животинския организъм (стресови ситуации, физически или психически стрес).

Целулоза. Този полизахарид, наричан още влакно, е най-често срещаният растителен полизахарид. Целулозата има голяма механична якост и изпълнява функцията на носещия материал на растенията. Дървесината съдържа 50-70% целулоза; Памукът е почти чиста целулоза. Целулозата е важна суровина за редица индустрии (целулоза, хартия, текстил и др.).

Целулозата е линеен полизахарид, в който остатъците на d-глюко-пиранозата са свързани с Р (1-4) -глюкозидни връзки. Дизахаридната целулозна част е целобиоза.

Макромолекулярната верига няма клони, съдържа 2,5-12 хиляди глюкозни остатъци, което съответства на молекулно тегло от 400 хиляди до 1-2 милиона.

В-конфигурацията на аномерния въглероден атом води до факта, че макромолекулата от целулоза има строго линейна структура. Това се улеснява от образуването на водородни връзки във веригата, както и между съседните вериги.

Такава опаковка на веригите осигурява висока механична якост, влакна, неразтворимост във вода и химическа инертност, което прави целулозата отличен материал за изграждане на клетъчни стени на растенията. Целулозата не се разгражда от обичайните ензими на стомашно-чревния тракт, но е необходима за нормалното хранене като баласт.

Основни производни на целулозата имат голямо практическо значение: ацетати (изкуствена коприна), нитрати (експлозиви, колоксилин) и други (вискоза, целофан).

Полизахариди на съединителната тъкан. Сред полизахаридите на съединителната тъкан най-пълно изследвани са хондроитин сулфатите (кожа, хрущял, сухожилия), хиалуронова киселина (стъкловидно тяло на окото, пъпна връв, хрущял, ставна течност) и хепарин (черен дроб). Структурно тези полизахариди имат някои общи черти: техните неразклонени вериги се състоят от дисахаридни остатъци, съставени от уронова киселина (d-глюкуроник, d-галактуроник, l-идурон - епимер на d-глюкуроновата киселина според С-5) и аминозахар (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин). Някои от тях съдържат остатъци от сярна киселина.

Полисахаридите на съединителната тъкан понякога се наричат ​​кисели мукополизахариди (от латински слуз - слуз), защото те съдържат карбоксилни групи и сулфогрупи.

Хондроитин сулфати. Те се състоят от дизахаридни остатъци на N-ацетилиран хондрозин, свързани с β (1-4) -гликозидни връзки.

N-ацетилхондрозин е конструиран от остатъци от D-глюкуронова киселина и N-ацетил-D-галактозамин, свързани с р (1-3) гликозидна връзка.

Както подсказва името, тези полизахариди са естери на сярна киселина (сулфати). Сулфатната група образува етерна връзка с хидроксилната група на N-ацетил-D-галактозамин, която е в позиция 4 или 6. Съответно се отличават хонроитин-4-сулфат и хондроитин-6-сулфат. Молекулната маса на хондроитин сулфата е 10-60 хиляди.

Хиалуронова киселина. Този полизахарид е конструиран от дисахаридни остатъци, свързани с Р (1-4) -гликозидни връзки.

Дизахаридната част се състои от остатъци от D-глюкуронова киселина и N-ацетил-D-глюкозамин, свързани с р (1-3) гликозидна връзка.

Хепарин. В хепарин, повтарящите се дизахаридни единици съдържат остатъци от d-глюкозамин и една от уроновите киселини, d-глюкуроник или l-iduronic. Количествено преобладава 1-идуроновата киселина. Вътре в дизахаридния фрагмент се появява а (1-4) -гликозидна връзка и между дисахаридните фрагменти, а (1-4) връзка, ако фрагментът завършва с 1-идуринова киселина, и р (1-4) връзка, ако d - глюкуронова киселина.

Аминогрупата на повечето от остатъците на глюкозамин е сулфатирана, а някои от тях са ацетилирани. В допълнение, сулфатните групи се съдържат в редица l-идуронови киселинни остатъци (в позиция 2), както и в глюкозамин (в позиция 6). Остатъците на d-глюкуроновата киселина не са сулфатирани. Средно 2.5-3 сулфатни групи попадат върху един дизахариден фрагмент. Молекулното тегло на хепарина е 16-20 хиляди.

Хепаринът предотвратява съсирването на кръвта, т.е. проявява антикоагулантни свойства.

Много хетерополизахариди, включително тези, разгледани по-горе, не се съдържат в свободна, но във свързана форма с полипептидни вериги. Такива високомолекулни съединения се наричат ​​смесени биополимери, за които понастоящем се използва терминът гликоконюгати.

http://vmede.org/sait/?id=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010menu=Bioorganicheskaja_himija_tykavkina_2010page=12
Up