Лекция 11. Углеводы - строение и химические свойства

• Углеводы важны для понимания химических реакций.  

• Лекция будет посвящена строению и химическим свойствам углеводов.  

• Рекомендован учебник для лучшего понимания материала.  

• Углеводы составляют 80% сухого вещества растений.  

• Основные функции: источник энергии, структурные компоненты, составные элементы жизненно важных веществ, лекарственные средства.  

• Углеводы образуются в процессе фотосинтеза и метаболизма.  

• Углеводы делятся на моносахариды, олигосахариды и полисахариды.  

• Моносахариды содержат альдегидную или кето-функцию.  

• Примеры моносахаридов: триозы, тетрозы, пентозы, гексозы.  

• Простейшие моносахариды: триозы и их изомеры.  

• Отнесение моносахаридов к D или L ряду по конфигурации асимметрического атома углерода.  

• Примеры эпимеров: D-эритроза и D-триоза.  

• Альдопентозы: D-ксилоза, D-рибоза, D-арабиноза, L-арабиноза.  

• Кетопентозы: D-рибозулоза и D-ксилозулоза.  

• Примеры эпимеров и антиомеров.  

• Альдогексозы: D-манноза, D-глюкоза, D-галактоза.  

• Кетогексозы: D-фруктоза.  

• Примеры эпимеров и их метаболические роли.  

• Дезоксисахара: D-дезоксирибоза, глюкозамин, галактозамин.  

• Аминосахара: D-глюкозамин, D-галактозамин, D-маннозамин.  

• Примеры и их роль в ДНК и сложных углеводах.  

• Образование простых и сложных эфиров, амидов, реакции окисления-восстановления.  

• Перенос фосфатной группы и фосфорилирование.  

• Структуры диполя и гетеросахаридов.  

• Глюкоза содержит альдегидную группу с частичным отрицательным зарядом.  

• Подвижный атом водорода отщепляется и присоединяется к атому кислорода.  

• Образуется структура йен-диола, которая превращается в де-маннозу.  

• Образование полуацеталей и циклических полуацеталей.  

• Асимметрический атом углерода и образование стереоизомеров.  

• Аномеры: альфа- и бета-формы.  

• Внутримолекулярная циклизация с образованием альфа- и бета-де-галакто-уранозы.  

• Образование альфа- и бета-де-галактопиранозы.  

• Альфа- и бета-аномеры для фураноз и пираноз.  

• Моносахариды существуют в виде циклических форм в твердом состоянии.  

• Альдогексозы стабильны в пиранозной форме, альдопентозы — в фуранозной.  

• Моносахариды оптически активны и изменяют плоскость поляризации света.  

• Формулы Фишера-Толлинса плохо отражают пространственное строение.  

• Формулы Херосса для фураноз и пираноз.  

• Примеры построения формул Херосса для глюкозы и рибозы.  

• Образование бета-де-фрукто-уранозы.  

• Циклическая и открытая окса-форма.  

• Содержание различных форм моносахаридов в растворе.  

• Гликозиды - это продукты замещения полуацетальной или гликозитной группы.  

• Замещающая группа называется агликоном, а остаток углевода - гликоном.  

• Гликозиды различаются по типу атома, через который агликон связан с гликоном.  

• Существуют гликозиды, содержащие кислород, азот, серу и углерод.  

• Пример: о-гликозид содержит фрагмент O-C-2-OH, а с-гликозид - фрагмент O-C-2-S-OH.  

• Пример: альфа-D-глюкоза реагирует с метанолом в кислой среде, образуя гликозил-катион.  

• Взаимодействие гликозил-катиона с молекулой спирта приводит к образованию смеси продуктов.  

• Процесс обратимый: гидролиз гликозидов.  

• Важные реакционные центры: полуацетальный гидроксил, спиртовые гидроксильные группы, карбонильная группа и аномерный центр.  

• Реакции алкилирования и ацилирования приводят к образованию простых эфиров.  

• Пример: пентаметил-галактоза образуется при взаимодействии с метилгидритом.  

• Восстановление моносахаридов приводит к образованию многоатомных спиртов, таких как альдиты.  

• Окисление моносахаридов образует гликоновые, гликаровые и гликуроновые кислоты.  

• Пример: окисление D-глюкозы приводит к образованию D-глюконовой и D-глюкаровой кислот.  

• Фосфорилирование D-глюкозы с участием АТФ приводит к образованию глюкозо-6-фосфата и фруктозо-6-фосфата.  

• Пример дисахаридов: мальтоза, целлобиоза и лактоза.  

• Сахароза является невосстанавливающим дисахаридом, не способным к циклу окситамерии.  

• Полисахариды делятся на гомо- и гетерополисахариды.  

• Пример гомополисахаридов: целлюлоза и амилоза.  

• Целлюлоза - основной структурный компонент клеточных стенок растений, амилоза -  

• Гидролиз крахмала приводит к образованию декстринов.  

• Декстрины лучше растворимы в воде, чем крахмал.  

• Амилопектин и гликоген являются полисахаридами с разветвленной структурой.  

• Амилопектин содержит от 20 до 25 моносахаридов.  

• Разные моносахаридные фрагменты соединены альфа-1,4 и альфа-1,6 гликозидными связями.  

• Хондроитин-4-сульфат содержится в коже, хрящах и сухожилиях.  

• Состоит из дисахаридных фрагментов, связанных бета-1,4 гликозидными связями.  

• Гепарин, локализованный в печени, состоит из повторяющихся дисахаридных фрагментов с альфа-1,4 и бета-1,4 связями.  

• Аминогруппа часто сульфатирована или ацетилирована.  

• Лекция завершена.