Deoxiriboza este o monozaharidă care joacă un rol biologic important. Monozaharide: riboză, dezoxiriboză, glucoză, fructoză. Conceptul de izomeri spațiali ai carbohidraților. Formele ciclice ale monozaharidelor Diferența dintre riboză și dezoxiriboză

Compus din 5 atomi de carbon (pentoză), care se formează din riboză atunci când pierde un atom de oxigen. Empiric formula chimica deoxiriboză C 5 H 10 O 4 , iar din cauza pierderii unui atom de oxigen nu este de acord cu formula generala pentru monozaharide (CH 2 O) n, unde n este un număr întreg.

Proprietăți fizice și chimice

Formula liniară a dezoxiribozei poate fi reprezentată după cum urmează: H-(C=O)-(CH2)-(CHOH)3-H. Cu toate acestea, există și sub forma unui inel închis de atomi de carbon.

Deoxiriboza este un solid incolor care este inodor și foarte solubil în apă. Greutatea sa moleculară este de 134,13 g/mol, punctul de topire 91 °C. Se obține din riboză-5-fosfat datorită acțiunii enzimelor corespunzătoare în timpul reacție chimică recuperare.

Diferența dintre riboză și dezoxiriboză

După cum sa menționat deja și după cum indică numele, deoxiriboza este compus chimic, compozitia atomica care diferă de cel al ribozei doar printr-un atom de oxigen. După cum se arată în figura de mai jos, deoxiriboza nu are o grupare OH hidroxil pe al doilea atom de carbon.

Deoxiriboza face parte din lanț, în timp ce riboza face parte din acid).

Este interesant de observat că monozaharidele arabinoză și riboză sunt stereoizomeri, adică diferă în aranjarea spațială în raport cu planul inelului grupării OH din apropierea celui de-al doilea atom de carbon. Deoxiarabinoza și deoxiriboza sunt același compus, dar a doua denumire este folosită deoarece această moleculă este obținută din riboză.

Dezoxiriboză și informații genetice

Deoarece deoxiriboza face parte din lanțul ADN-ului, joacă un rol important - o sursă de informații genetice, constă din nucleotide, care includ deoxiriboza. Moleculele de dezoxiriboză leagă o nucleotidă la alta din lanțul ADN prin grupări fosfat.

S-a stabilit că absența grupării hidroxil OH din deoxiriboză conferă flexibilitate mecanică întregului lanț de ADN în comparație cu ARN, care, la rândul său, permite moleculei de ADN să formeze o catenă dublă și să fie într-o formă compactă în interiorul nucleului celular. .

În plus, datorită flexibilității legăturilor dintre nucleotide formate din molecule de dezoxiriboză și grupări fosfat, lanțul ADN este mult mai lung decât ARN-ul. Acest fapt ne permite să codificăm informatii genetice cu densitate mare.

Enciclopedie chimică. - M.: Enciclopedia Sovietică. Ed. I. L. Knunyants. 1988 .

Vedeți ce este „2-DEOXY-D-RIBOSE” în ​​alte dicționare:

2-deoxi-D-riboză

Deoxiriboză 2-deoxi-D-riboză- Deoxiriboză, 2 deoxi D riboză * dezoxiriboză, 2 deoxi D pește * deoxiriboză zahăr cu cinci atomi de carbon, care este un element structural al ADN-ului (vezi). Monozaharide din grupul deoxizaharurilor. Face parte din ADN și este sub formă de furan, unde... ... Genetica. Dicţionar enciclopedic

- (aminodeoxizaharuri), monozaharide, în molecule în loc de una sau mai multe. grupările hidroxil (cu excepția hemiacetalului în aldoze sau a hemicetalului în cetoze) conțin grupări amino nesubstituite și substituite. A. include, de asemenea, monozaharide,... ... Enciclopedie chimică

Monozaharide care conțin unul sau mai multe într-o moleculă. atomi de hidrogen în loc de grupări hidroxil. Conform regulilor IUPAC, numele D. trebuie să indice abs. (D sau L) și configurații relative, poziția unității deoxi și lungimea lanțului de carbon, de exemplu... Enciclopedie chimică

- (zaharuri), un grup mare de compuși polihidroxicarbonilici care fac parte din toate organismele vii; U. include şi multe. derivați obținuți pe cale chimică Modificări ale acestor conexiuni. prin oxidare, reducerea sau introducerea de descompunere. deputati...... Enciclopedie chimică

2 deoxi B riboză, o monozaharidă din grupul zaharurilor deoxi; face parte din acidul dezoxiribonucleic (ADN) material purtător de ereditate. Găsit în ADN sub formă de furanoză, primul atom de carbon D. este asociat cu baza azotata, și C3...... Dicționar enciclopedic biologic

Acid dezoxiribonucleic (ADN)- o moleculă formată dintr-o bază de carbohidrați pereche (2 deoxi D riboză) și nucleotide situate pe aceasta într-o anumită secvență (adenină, guanină, citozină și timină). Structura moleculei de ADN a fost descoperită de D.D. Watson și F. Crick (1953),... ... Dicţionar Enciclopedic de Psihologie şi Pedagogie

ACID DEOXIRIBONUCLEIC (ADN)- O moleculă mare complexă formată din patru baze nucleotidice (adenină, guanină, citozină și timină) și o bază carbohidrată (2 deoxi D riboză). Bazele nucleotidelor sunt dispuse în perechi, orientate spre centrul moleculei sub forma... ... Dicţionarîn psihologie

2-deoksi-D-ribozė- statusas T sritis chemija apibrėžtis Aldopentozė, DNR struktūros sudedamoji dalis. formulė H(CHOH)₃CH₂CHO atitikmenys: engl. 2 deoxi D riboză rus. 2 deoxi D riboză... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

2-deoxi-D-riboză- 2 deoksi D ribozė statusas T sritis chemija apibrėžtis Aldopentozė, DNR struktūros sudedamoji dalis. formulė H(CHOH)₃CH₂CHO atitikmenys: engl. 2 deoxi D riboză rus. 2 deoxi D riboză... Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

Din monozaharide, atunci când grupările hidroxil sunt înlocuite cu o grupare amino (-NH 2), se formează zaharuri amino. Cele mai importante aminozaharuri din corpul uman sunt glucozamină și galactozamină:

Ele fac parte din carbohidrații complecși ai mucopolizaharidelor, care îndeplinesc funcții de protecție și specifice caracteristice mucusului, corpului vitros al ochiului, lichidului sinovial al articulațiilor, sistemului de coagulare a sângelui etc.

Din glucoză se formează multe substanțe importante din punct de vedere funcțional în procesul de oxidare sau reducere a acesteia: acid ascorbic, alcool sorbitol, acizi gluconic, glucuronic, sialic și alți acizi.

2.1.4. Riboză și dezoxiriboză

Acești carbohidrați se găsesc rar în formă liberă. Mai des fac parte din substanțe complexe, de ex. utilizat în organism în procesele plastice. Astfel, riboza face parte din nucleotide (ATP, ADP, AMP) și ARN, precum și din multe coenzime (NADP, NAD, FAD, FMN, CoA). Deoxiriboza face parte din ADN. În organism, riboza și deoxiriboza (ca și alte pentoze) sunt într-o formă ciclică.

2.1.5. Gliceraldehidă și dihidroxiacetonă

Ele se formează în țesuturile corpului în timpul metabolismului glucozei și fructozei. Fiind izomeri, aceste trioze sunt capabile de interconversie:

În țesuturile corpului, în timpul metabolismului carbohidraților și grăsimilor, se formează esteri fosforici ai gliceraldehidei și fosfodioxiacetonei. Fosfogliceraldehida este un substrat cu energie ridicată pentru oxidarea biologică. În timpul oxidării sale, se formează ATP, acid piruvic (PVA) și acid lactic (lactat).

Monozaharidele intră cu ușurință în interacțiuni chimice, prin urmare se găsesc rar în organismele vii în stare liberă. Oligozaharidele sunt derivați deosebit de importanți ai monozaharidelor pentru organism.

2.2. Oligozaharide

Aceștia sunt carbohidrați complecși, formați dintr-un număr mic (de la 2 la 10) de reziduuri de monozaharide. Dacă două resturi de monozaharide sunt legate între ele prin legături 1,4 sau 1,2-glicozidice, atunci se formează dizaharide. Principalele dizaharide sunt zaharoza, maltoza și lactoza. Formula lor moleculară este C 12 H 22 O 12.

2.2.1. Zaharoza

Zaharoza- (zahărul din trestie sau sfeclă) constă dintr-un reziduu de glucoză și fructoză conectat printr-o legătură 1,2-glicozidică, care se formează prin interacțiunea grupării hidroxil a primului atom de carbon al glucozei și grupării hidroxil a celui de-al doilea atom de carbon de fructoză.

Zaharoza este componenta principală a zahărului de masă. În timpul procesului de digestie, sub influența enzimei zaharaze, aceasta este descompusă în glucoză și fructoză.

2.2.2. Maltoză

Maltoză- (zahărul din fructe) este format din două molecule de glucoză legate printr-o legătură 1,4-glicozidică:

Multă maltoză se găsește în extractele de malț din cereale și cereale încolțite. Se formează în tractul gastrointestinal în timpul hidrolizei amidonului sau a glicogenului. În timpul digestiei, se descompune în două molecule de glucoză sub influența enzimei maltaze.

2.2.3. Lactoză

Lactoză- (zahărul din lapte) constă din molecule de glucoză și galactoză, care sunt legate printr-o legătură 1,4-glicozidică:

Lactoza este sintetizată în glandele mamare în timpul alăptării. În sistemul digestiv uman, lactoza este descompusă de lactază în glucoză și galactoză. Aportul de lactoză în organism cu alimente favorizează dezvoltarea bacteriilor lactice, care suprimă dezvoltarea proceselor putrefactive. Cu toate acestea, persoanele cu activitate scăzută a enzimei lactază (majoritatea populației adulte din Europa, Est, țări arabe, India) dezvoltă intoleranță la lapte.

Dizaharidele considerate au un gust dulce Dacă dulceața zaharozei este luată ca 100, atunci dulceața lactozei va fi 16, maltoza -30, glucoza -70, fructoza -170. În plus, au și valoare nutritivă ridicată. Prin urmare, nu sunt recomandate persoanelor care suferă de obezitate și diabet. Sunt înlocuite cu substanțe artificiale, precum zaharina, care au un gust dulce (dulcerea zaharinei -40000), dar nu sunt absorbite de organism.

Majoritatea carbohidraților din natură se găsesc sub formă de polizaharide și sunt împărțiți în două grupe mari - homo- și heteropolizaharide.

§ 2. MONOSAHARIDE

Izomerie spațială

În felul său natura chimica monozaharidele sunt aldehide sau cetoalcooli. Cel mai simplu reprezentant al monozaharidelor, aldotrioza, este gliceraldehida (2,3-dihidroxipropanal).

Având în vedere structura gliceraldehidei, se poate observa că formula dată corespunde cu doi izomeri care diferă în structura spațială și sunt imagini în oglindă unul cu celălalt:

Se numesc izomerii care au aceleași formule moleculare, dar diferă în aranjarea atomilor în spațiu spațial, sau stereoizomerii. Se numesc doi stereoizomeri legați unul de celălalt ca obiect și o imagine în oglindă care nu coincide cu aceasta enantiomeri. Acest tip de izomerie spațială se mai numește optic izomerie.

Existența enantiomerilor în gliceraldehidă se datorează prezenței în molecula acesteia chiral atom de carbon, adică atom legat de patru substituenți diferiți. Dacă există mai mult de un centru chiral într-o moleculă, atunci numărul de izomeri optici va fi determinat prin formula 2 n, unde n este numărul de centre chirali. În acest caz, se numesc stereoizomeri care nu sunt enantiomeri diastereomeri.

Pentru a reprezenta izomerii optici pe un plan, utilizați proiecții Fischer. Atunci când se construiesc proiecțiile Fischer, ar trebui să se țină cont de faptul că atomii sau grupurile de atomi care se află pe o linie orizontală trebuie îndreptate către observator, adică. ieși din planul hârtiei. Atomii sau grupurile de atomi situate pe o linie verticală și, de regulă, alcătuind lanțul principal, sunt direcționate departe de observator, adică. trece dincolo de planul hârtiei. Pentru izomerii gliceraldehidei pe care îi luăm în considerare, construcția proiecțiilor Fischer va proceda după cum urmează:

Gliceraldehida este acceptată ca standard pentru desemnarea izomerilor optici. Pentru a face acest lucru, unul dintre izomerii săi a fost desemnat cu litera D, iar al doilea cu litera L.

Pentoze și hexoze

După cum sa menționat mai sus, aldopentozele și aldohexozele se găsesc cel mai adesea în natură. Având în vedere structura lor, putem ajunge la concluzia că aldopentozele au 3 centri chirali (indicați prin asteriscuri) și, prin urmare, sunt formate din 8 (2 3) izomeri optici. Aldohexozele au 4 centri chirali și 16 izomeri:

Comparând structura acestuia din urmă din grupa carbonil a centrului chiral al carbohidratului cu structura D- și L-gliceraldehidelor, toate monozaharidele sunt împărțite în două grupe: seriile D și L. Cei mai importanți reprezentanți ai aldopentozelor sunt D-riboza, D-dezoxiriboza, D-xiloza, L-arabinoza, aldohexozele - D-glucoza și D-galactoza și cetohexozele - D-fructoza. Proiecțiile Fischer ale monozaharidelor numite și sursele lor naturale sunt prezentate mai jos.

Monozaharidele există nu numai sub formă de forme deschise (liniare), care sunt date mai sus, ci și sub formă de cicluri. Aceste două forme (liniare și ciclice) sunt capabile să se transforme spontan una în alta în solutii apoase. Echilibrul dinamic dintre izomerii structurali se numește tautomerie. Formarea formelor ciclice de monozaharide are loc ca urmare a adăugării intramoleculare a uneia dintre grupările hidroxil la gruparea carbonil. Cele mai stabile sunt ciclurile cu cinci și șase membri. Prin urmare, atunci când se formează forme ciclice de carbohidrați, furanoza(cu cinci membri) și piranoza cicluri (cu șase membri). Să luăm în considerare formarea formelor ciclice folosind exemplele de glucoză și riboză.

Când este ciclată, glucoza formează predominant un inel de piranoză. Ciclul piranozei este format din 5 atomi de carbon și 1 atom de oxigen. Când se formează, gruparea hidroxil a celui de-al cincilea atom de carbon (C5) participă la adăugare.

În locul grupării carbonil, apare o grupare hidroxil, care se numește glicozidicși derivați ai grupului glicozidic al carbohidraților - glicozide. O altă caracteristică spațială a formelor ciclice este formarea unui nou centru chiral (atomul C 1 ). Apar doi izomeri optici, care se numesc anomeri. Anomerul în care gruparea glicozidică este situată în același mod ca gruparea hidroxil, care determină relația monozaharidei cu seria D sau L, este desemnat prin literă, celălalt anomer prin literă. Structura monozaharidelor în formă ciclică este adesea descrisă sub forma formulelor lui Haworth. Această imagine vă permite să vedeți poziție relativă atomi de hidrogen și grupări hidroxil în raport cu planul inelului.

Astfel, în soluție, glucoza există sub forma a trei forme care se află în echilibru mobil, raportul dintre care este de aproximativ: 0,025% - formă liniară, 36% - - și 64% - - formă.

Riboza formează în principal inele de furanoză cu cinci membri.

Proprietăți chimice

Proprietățile chimice ale monozaharidelor sunt determinate de prezența unei grupări carbonil și a hidroxililor alcoolici în moleculele lor. Să ne uităm la câteva reacții ale monozaharidelor folosind glucoza ca exemplu.

Asemenea unui alcool polihidric, glicolul, soluția de glucoză dizolvă precipitatul de hidroxid de cupru (II) pentru a forma un compus complex.

Gruparea aldehidă la reducere formează alcooli. Când glucoza este redusă, se formează un alcool hexahidric sorbitol:

Sorbitolul are un gust dulce și este folosit ca înlocuitor al zahărului. Xilitolul, un produs de reducere a xilozei, este, de asemenea, utilizat în același scop.

În reacțiile de oxidare, în funcție de natura agentului de oxidare, se pot forma acizi monobazici (aldonic) sau dibazici (glucaric).

Majoritatea monozaharidelor sunt zaharuri reducătoare. Se caracterizează prin: reacția „oglindă de argint”.

și interacțiunea cu lichidul Fehling (reducerea Cu(OH)2 albastru la CuOH galben și apoi Cu 2O portocaliu).

Grupul glicozidic al formelor ciclice de monozaharide are reactivitate crescută. Astfel, atunci când interacționează cu alcoolii, se formează eteri– glicozide. Deoarece glicozidele nu au un hidroxil glicozidic, ele nu sunt capabile de tautomerie, de exemplu. formarea unei forme liniare care conține o grupare aldehidă. Glicozidele nu reacţionează cu soluţia de amoniac de oxid de argint şi lichidul Fehling. Cu toate acestea, în mediu acid glicozidele sunt ușor hidrolizate pentru a forma compușii de bază:

Sub acțiunea sistemelor enzimatice ale microorganismelor, monozaharidele pot fi transformate în diverse altele compuși organici. Astfel de reacții se numesc fermentație. Fermentația alcoolică a glucozei este larg cunoscută, având ca rezultat formarea alcoolului etilic. Sunt cunoscute și alte tipuri de fermentație, de exemplu, acid lactic, acid butiric, acid citric, glicerina.

Carbohidrații fac parte din celulele și țesuturile tuturor organismelor vegetale și animale. Ei au mare valoare ca surse de energie în procesele metabolice.

Carbohidrații servesc ca ingredient principal în hrana mamiferelor. Reprezentantul lor binecunoscut - glucoza - se găsește în sucurile de plante, fructe, fructe și mai ales în struguri (de unde și numele - zahărul din struguri). Este o componentă esențială a sângelui și țesuturilor animalelor și o sursă directă de energie pentru reacțiile celulare.

Carbohidrații se formează în plante în timpul fotosintezei din dioxid de carbon și apă. Pentru oameni, principala sursă de carbohidrați sunt alimentele vegetale.

Carbohidrații sunt împărțiți în monozaharideŞi polizaharide. Monozaharidele nu se hidrolizează pentru a forma carbohidrați mai simpli. Polizaharidele capabile de hidroliză pot fi considerate produse de policondensare ai monozaharidelor. Polizaharidele sunt compuși cu molecul mare ale căror macromolecule conțin sute și mii de reziduuri de monozaharide. Grupul intermediar dintre mono- și polizaharide este format din oligozaharide(din greaca oligos- puțin), având o greutate moleculară relativ mică.

O componentă a denumirilor de mai sus - zaharide- este asociat cu denumirea comună de carbohidrați care este încă folosită - Sahara.

11.1. Monozaharide

11.1.1. Structură și stereoizomerie

Monozaharidele sunt de obicei solide, foarte solubil în apă, slab solubil în alcool și insolubil în majoritatea solvenților organici. Aproape toate monozaharidele au un gust dulce.

Monozaharidele pot exista atât sub formă deschisă (forma oxo) cât și în formă ciclică. În soluție, aceste forme izomerice sunt în echilibru dinamic.

Forme deschise.Monozaharidele (monozele) sunt compuși heterofuncționali. Moleculele lor conțin simultan carbonil (aldehidă sau cetonă) și mai multe grupări hidroxil, adică monozaharidele sunt compuși polihidroxicarbonilici - polihidroxialdehideŞi polihidroxicetone. Au un lanț de carbon neramificat.

Monozaharidele sunt clasificate în funcție de natura grupării carbonil și de lungimea lanțului de carbon. Se numesc monozaharide care conțin o grupare aldehidă aldoze,și grupa cetonică (de obicei în poziția 2) - cetoze(sufix -ose folosit pentru denumirile de monozaharide: glucoză, galactoză, fructoză etc.). În general, structura aldozelor și cetozelor poate fi reprezentată după cum urmează.

În funcție de lungimea lanțului de carbon (3-10 atomi), monozaharidele se împart în trioze, tetroze, pentoze, hexoze, heptoze etc. Cele mai frecvente sunt pentoze și hexoze.

Stereoizomerie.Moleculele de monozaharide conțin mai mulți centri de chiralitate, motiv pentru care există mulți stereoizomeri corespunzători aceluiași formula structurala. De exemplu, aldohexoza are patru atomi de carbon asimetrici și îi corespund 16 stereoizomeri (2 4), adică 8 perechi de enantiomeri. În comparație cu aldozele corespunzătoare, cetohexozele conțin un atom de carbon chiral mai puțin, astfel încât numărul de stereoizomeri (2 3) este redus la 8 (4 perechi de enantiomeri).

Formele deschise (neciclice) de monozaharide sunt descrise sub formă de formule de proiecție Fischer (vezi 7.1.2). Lanțul de carbon din ele este scris vertical. În aldoze, o grupare aldehidă este plasată în partea superioară în cetoze, o grupare alcool primară este plasată adiacent grupării carbonil. Numerotarea lanțului începe cu aceste grupuri.

Sistemul D,L este folosit pentru a indica stereochimia. Atribuirea unei monozaharide la seria D sau L se realizează în funcție de configurația centrului chiral cel mai îndepărtat de grupul oxo, indiferent de configuratia altor centre! Pentru pentoze, un astfel de centru „determinant” este atomul C-4, iar pentru hexoze este C-5. Poziția grupului OH la ultimul centru de chiralitate din dreapta indică faptul că monozaharida aparține seriei D, în stânga - seriei L, adică prin analogie cu standardul stereochimic - gliceraldehida (vezi 7.1.2). ).

Se știe că sistemul R,S este universal pentru desemnarea structurii stereochimice a compușilor cu mai mulți centri de chiralitate (vezi 7.1.2). Cu toate acestea, natura greoaie a denumirilor rezultate pentru monozaharide limitează aplicarea sa practică.

Majoritatea monozaharidelor naturale aparțin seriei D. Printre aldopentoze se găsesc adesea D-riboză și D-xiloză, iar printre cetopentoze se găsesc adesea D-ribuloză și D-xiloză.

Denumirile comune pentru cetoză se formează prin introducerea sufixului -stradă în denumirile aldozelor corespunzătoare: riboza corespunde ribuloza, xiloza - xiluloza(din această regulă renunță la denumirea „fructoză”, care nu are nicio legătură cu denumirea aldozei corespunzătoare).

După cum se poate observa din formulele de mai sus, d-aldohexozele stereoizomerice, precum și d-aldopentozele și d-cetopentozele, sunt diastereomeri. Printre acestea se numără și cele care diferă prin configurația unui singur centru de chiralitate. Se numesc diastereomeri care diferă în configurația unui singur atom de carbon asimetric epimeri. Epimeri - caz special diastereomeri. De exemplu, d-glucoza și d-galactoza sunt diferite

unul de altul numai prin configurația atomului C-4, adică sunt epimeri la C-4.

În mod similar, d-glucoza și d-manoza sunt epimeri la C-2, iar d-riboza și d-xiloza sunt epimeri la C-3.

Fiecare aldoză din seria d corespunde unui enantiomer din seria l cu configurația opusă a tuturor centrilor de chiralitate. Forme ciclice. Formele deschise de monozaharide sunt convenabile pentru a lua în considerare relațiile spațiale dintre monozaharidele stereoizomerice. De fapt, monozaharidele sunt structural Formarea formelor ciclice de monozaharide poate fi reprezentată ca rezultat al interacțiunii intramoleculare a grupărilor carbonil și hidroxil (vezi 9.2.2) conținute în molecula de monozaharide.

Gruparea hidroxil hemiacetal din chimia carbohidraților se numeșteglicozidic.Proprietățile sale diferă semnificativ de alte grupări hidroxil (alcool).

Ca urmare a ciclizării, se formează cicluri de furanoză (cu cinci membri) și piranoză (cu șase membri) mai stabile termodinamic. Numele ciclurilor provin de la denumirile compușilor heterociclici înrudiți - furan și piran.

Formarea acestor cicluri este asociată cu capacitatea catenelor de carbon ale monozaharidelor de a adopta o conformație destul de favorabilă în formă de gheare (vezi 7.2.1). Ca rezultat, grupările aldehidă (sau cetonă) și hidroxil la C-4 (sau la C-5), adică acele grupări funcționale ca rezultat al interacțiunii cărora are loc ciclizarea intramoleculară, par a fi apropiate în spațiu. Dacă gruparea hidroxil de la C-5 a aldohexozelor reacţionează, apare un hemiacetal cu un inel de piranoză cu şase atomi. Un ciclu similar în cetohexoze este obținut cu participarea grupării hidroxil la C-6 în reacție.

În numele formelor ciclice, împreună cu numele monozaharidei, dimensiunea ciclului este indicată în cuvinte piranoza sau furanoza. Dacă gruparea hidroxil la C-4 participă la ciclizare în aldohexoze și la C-5 în cetohexoze, atunci se obțin hemiacetali cu un inel furanoz cu cinci membri.

Creat într-o formă ciclică centru suplimentar chiralitate - un atom de carbon care anterior făcea parte din grupa carbonil (în aldoze acesta este C-1). Acest atom este numit anomeric, iar cei doi stereoizomeri corespunzători sunt α- şi β-anomeri(Fig. 11.1). Anomerii sunt un caz special de epimeri.

Configurații diferite ale atomului de carbon anomeric apar datorită faptului că gruparea aldehidă, datorită unei rotații în jurul legăturii C-1-C-2 σ, este atacată de atomul de oxigen nucleofil din părți practic diferite (vezi Fig. 11.1) . Ca rezultat, se formează hemiacetali cu configurații opuse ale centrului anomeric.

Pentru un α-anomer, configurația centrului anomeric este aceeași cu configurația centrului chiral „terminal”, care determină apartenența acestuia la d- sau l -serie, iar pentru β-anomer este invers. În formulele de proiecție Fischer pentru monozaharide d -seria in α-anomerul se afla gruparea glicozidica OH corect, iar în β-anomer - stânga din lanțul de carbon.

Orez. 11.1.Formarea de a- și β-anomeri folosind un exemplu d-glucoza

formulele lui Haworth. Formele ciclice ale monozaharidelor sunt descrise sub forma formulelor de perspectivă ale lui Haworth, în care ciclurile sunt prezentate ca poligoane plate situate perpendicular pe planul desenului. Atomul de oxigen este situat în inelul de piranoză din colțul din dreapta, în inelul de furanoză este situat în spatele planului inelului. Simbolurile pentru atomii de carbon din inele nu indică.

Pentru a trece la formulele Haworth, formula ciclică Fischer este transformată astfel încât atomul de oxigen al ciclului să fie situat pe aceeași linie dreaptă cu atomii de carbon incluși în ciclu. Acest lucru este ilustrat mai jos pentru a-d-glucopiranoză prin două rearanjamente la atomul C-5, care nu schimbă configurația acestui centru asimetric (vezi 7.1.2). Dacă formula Fischer transformată este plasată orizontal, conform regulilor de scriere a formulelor Haworth, atunci substituenții aflați în dreapta liniei verticale a lanțului de carbon vor apărea sub planul ciclului, iar cei din stânga vor fi deasupra acestui plan.

d-aldohexozele sub formă de piranoză (și d-aldopentozele sub formă de furanoză) au grupa CH 2 OH este întotdeauna situat deasupra planului ciclului, care servește ca semn formal al seriei d. Gruparea hidroxil glicozidică din a-anomerii d-aldozelor apare sub planul inelar, iar în β-anomerii apare deasupra planului.

În scopul simplificării, formulele lui Haworth adesea nu descriu simbolurile atomilor de hidrogen și legăturile acestora cu atomii de carbon ai ciclului. Dacă vorbim despre un amestec de anomeri sau un stereoizomer cu o configurație necunoscută a centrului anomeric, atunci poziția grupului glicozidic OH este indicată printr-o linie ondulată.

d- GLUCOPYRANOZA

Tranziția are loc în cetoze în conformitate cu reguli similare, așa cum se arată mai jos folosind exemplul unuia dintre anomerii formei furanoze a d-fructozei.

11.1.2. Tautomerie ciclo-oxo

În stare solidă, monozaharidele sunt într-o formă ciclică. În funcție de solventul din care a fost recristalizată d-glucoza, aceasta se obține fie sub formă de a-d-glucopiranoză (din alcool sau apă), fie ca β-d-glucopiranoză (din piridină). Ele diferă prin unghiul specific de rotație [a] D20, și anume +112? la a-anomer și +19? la β-anomer. Pentru o soluție proaspăt preparată

Pentru fiecare anomer, în picioare, se observă o modificare a rotației specifice până când se atinge un unghi de rotație constant de +52,5°, același pentru ambele soluții.

Modificarea în timp a unghiului de rotație a planului de polarizare a luminii prin soluții de carbohidrați se numeștemutarotație.

Esența chimică a mutarotației este capacitatea monozaharidelor de a exista sub forma unui amestec de echilibru de tautomeri - forme deschise și ciclice. Acest tip de tautomerism se numește ciclo-oxo-tautomerism.

În soluții, echilibrul dintre cei patru tautomeri ciclici ai monozaharidelor se stabilește prin forma deschisă - forma oxo. Se numește interconversia a- și β-anomerilor unul în altul printr-o formă intermediară oxo anomerizare.

Astfel, în soluție, d-glucoza există sub formă de tautomeri: forme oxo și a- și β-anomeri de piranoză și forme ciclice de furanoză.

Amestecul de tautomeri este dominat de forme de piranoză. Forma oxo, precum și tautomerii cu inele de furanoză, sunt prezenți în cantități mici. Important, însă, nu este conținutul absolut al unuia sau altuia tautomer, ci posibilitatea tranziției lor unul în celălalt, ceea ce duce la completarea cantității formei „necesare” pe măsură ce este consumată.

în orice proces. De exemplu, în ciuda conținutului nesemnificativ al formei oxo, glucoza intră în reacții caracteristice grupării aldehide.

Transformări tautomerice similare apar în soluțiile cu toate monozaharidele și cu cele mai cunoscute oligozaharide. Mai jos este o diagramă a transformărilor tautomerice ale celui mai important reprezentant al cetohexozelor - d-fructoza, găsită în fructe, miere și, de asemenea, inclusă în zaharoză (vezi 11.2.2).

11.1.3. Conformatiilor

Cu toate acestea, formulele vizuale ale lui Haworth nu reflectă geometria reală a moleculelor de monozaharide, deoarece inelele cu cinci și șase membri nu sunt plane. Astfel, inelul de piranoză cu șase atomi, ca și ciclohexanul, adoptă cea mai favorabilă conformație de scaun (vezi 7.2.2). În monozaharidele comune, grupul de alcool primar voluminos CH 2 OH și majoritatea grupărilor hidroxil sunt în poziții ecuatoriale mai favorabile.

Dintre cei doi anomeri ai d-glucopiranozei, β-anomerul predomină în soluție, în care toți substituenții, inclusiv hemiacetal hidroxil, sunt localizați ecuatorial.

Stabilitatea termodinamică ridicată a d-glucopiranozei, datorită structurii conformaționale, explică cea mai mare distribuție a d-glucozei în natură printre monozaharide.

Structura conformațională a monozaharidelor determină aranjarea spațială a lanțurilor de polizaharide, formând structura lor secundară.

11.1.4. Monozaharide neclasice

Monozaharidele neclasice sunt un număr de compuși care au o „arhitectură” structurală comună cu monozaharidele obișnuite, „clasice” (aldoze și cetoze), dar diferă fie prin modificarea uneia sau mai multor grupări funcționale, fie în absența unora dintre ei. Asemenea compuși le lipsește gruparea OH. Ele sunt denumite prin adăugarea prefixului la numele monozaharidei originale deoxi- (înseamnă absența unei grupări OH) și numele substituentului „noului”.

Deoxizaharurile.Cel mai comun dintre deoxizaharurile, 2-deoxi-D-riboza, este o componentă structurală a ADN-ului. Glicozidele cardiace naturale (vezi 15.3.5) utilizate în cardiologie conțin reziduuri de zaharuri dideoxi, de exemplu digitoxoze (glicozide cardiace digitale).

Amino zahăr.Acești derivați, care conțin o grupare amino în loc de o grupare hidroxil (de obicei la C-2), au proprietăți bazice și formează săruri cristaline cu acizi. Cei mai importanți reprezentanți ai zaharurilor amino sunt analogii d-glucozei și d-galactozei, pentru care se folosesc adesea zaharuri semi-triviale.

Noile denumiri sunt d-glucozamină și, respectiv, d-galactozamină. Gruparea amino din ele poate fi acilată cu reziduuri de acid acetic și uneori sulfuric.

Aldites.Aldites, numit și alcooli de zahar, includ alcooli polihidroxilici care conțin o grupare hidroxil în loc de o grupare oxo =O. Fiecare aldoză corespunde unui alditol, al cărui nume folosește sufixul -ea în loc de -Ozya, de exemplu d-manitol (din d-manoză). Alditolii au o structură mai simetrică decât aldozele, astfel încât printre ei se numără mezocompuși (simetrici intern), precum xilitolul.

Zaharuri acide.Monozaharide în care în loc de o unitate CH 2 OH conține grupul COOH, au un nume comun acizi uronici. Numele lor folosesc combinația -acid uronic în loc de sufix -Ozya aldoza corespunzătoare. Rețineți că numerotarea lanțului este de la atomul de carbon al aldehidei și nu de la atomul de carbon carboxil, pentru a păstra relația structurală cu monozaharida originală.

Acizii uronici sunt componente ale polizaharidelor vegetale și bacteriene (vezi 13.3.2).

ZAHAR ACID

Monozaharidele care conțin o grupare carboxil în loc de o grupare aldehidă sunt clasificate ca acizi aldonici. Dacă grupările carboxil sunt prezente la ambele capete ale lanțului de carbon, atunci astfel de compuși au denumirea comună Acizii aldaric.În nomenclatura acestor tipuri de acizi se folosesc, respectiv, combinații -acid onic Și - acid aronic.

Acizii aldonic și aldaric nu pot forma forme ciclice tautomerice, deoarece le lipsește o grupare aldehidă. Acizii aldaric, ca și alditolii, pot exista sub formă de mezo-compuși (un exemplu este acidul galactaric).

Acid ascorbic (vitamina C). Aceasta, poate cea mai veche și cea mai populară vitamină, are o structură apropiată de monozaharide și este un acid γ-lactonă (I). Acid ascorbic

se gaseste in fructe, in special citrice, fructe de padure (macese, coacaze negre), legume, lapte. Produs industrial pe scară largă din d-glucoză.

Acidul ascorbic prezintă proprietăți acide destul de puternice (pK a 4.2) datorită uneia dintre grupările hidroxil ale fragmentului de enediol. Când se formează săruri, inelul y-lactonă nu se deschide.

Acidul ascorbic are proprietăți reducătoare puternice. Formată în timpul oxidării sale acid dehidroascorbic ușor redus la acid ascorbic. Acest proces asigură o serie de reacții redox în organism.

11.1.5. Proprietăți chimice

Monozaharidele sunt substanțe cu reactivitate bogată. Moleculele lor conțin următoarele centre de reacție cele mai importante:

Hemiacetal hidroxil (evidențiat);

Grupări hidroxil alcoolice (toate celelalte, cu excepția hemiacetalului);

Grupare carbonil de formă aciclică.

Glicozide.Glicozidele includ derivați ai formelor ciclice de carbohidrați în care gruparea hemiacetal hidroxil este înlocuită cu o grupare OR. Componenta non-carbohidrată a glicozidei se numește aglicon. Legătura dintre centrul anomeric (în aldoze este C-1, în cetoze este C-2) și grupa OR se numește glicozidic. Glicozidele sunt acetali de forme ciclice de aldoze sau cetoze.

În funcție de mărimea ciclului de oxid, glicozidele sunt împărțite în piranozideŞi furanozide. Glicozidele de glucoză se numesc glucozide, riboză - ribozide etc. În denumirea completă a glicozidelor, numele radicalului R, configurația centrului anomeric (α- sau β-) și denumirea reziduului de carbohidrați cu înlocuirea de sufixele sunt indicate secvenţial -ose pe -ozidă (Vezi exemplele din schema de reacție de mai jos).

Glicozidele se formează prin interacțiunea monozaharidelor cu alcoolii sub cataliză acidă; în acest caz, doar gruparea hemiacetal OH intră în reacție.

Soluțiile de glicozide nu mutarotează.

Transformarea unei monozaharide într-o glicozidă este un proces complex care are loc printr-o serie de reacții secvențiale. În termeni generali, este ana-

este logic pentru prepararea acetalilor aciclici (vezi 5.3). Cu toate acestea, datorită reversibilității reacției, formele tautomerice ale monozaharidei originale și patru glicozide izomerice (a- și β-anomeri ai furanozidelor și piranozidelor) pot fi în echilibru în soluție.

Ca toți acetalii, glicozidele sunt hidrolizate de acizi diluați, dar sunt rezistente la hidroliză într-un mediu ușor alcalin. Hidroliza glicozidelor duce la alcoolii și monozaharidele corespunzătoare și este reacția inversă la formarea lor. Hidroliza enzimatică a glicozidelor stă la baza descompunerii polizaharidelor în organismele animale.

Esteri.Monozaharidele sunt ușor acilate de anhidridele acizilor organici, formând esteri cu participarea tuturor grupărilor hidroxil. De exemplu, la reacția cu anhidrida acetică, se obțin derivați de acetil ai monozaharidelor.

Esterii monozaharidelor sunt hidrolizați atât în ​​medii acide, cât și în medii alcaline.

Esterii acizilor anorganici, în special esterii acidului fosforic - fosfați, sunt de mare importanță. Se găsesc în toate organismele vegetale și animale și sunt forme active metabolic de monozaharide. Cel mai important rol îl au d-glucoză și d-fructoză fosfați.

Esterii acidului sulfuric - sulfații - fac parte din polizaharidele țesutului conjunctiv (vezi 11.3.2).Recuperare.

Când monozaharidele (gruparea lor aldehidă sau cetonă) sunt reduse, se formează alditoli.alcooli hexahidrici -D-glucit alcooli hexahidrici -(sorbitol) și-manitol

- se obtin prin reducerea glucozei si respectiv manozei. Alditolii sunt ușor solubili în apă, au un gust dulce, iar unii dintre ei (xilitol și sorbitol) sunt folosiți ca înlocuitori de zahăr pentru pacienții cu diabet. d La reducerea aldozelor se obține un singur poliol, la reducerea cetozelor se obține un amestec de doi polioli; de exemplu din-se formeaza fructoza

d-glucit și d-manitol.Oxidare.

Reacțiile de oxidare sunt utilizate pentru a detecta monozaharidele, în special glucoza, în fluidele biologice (urină, sânge).

Orice atom de carbon dintr-o moleculă de monozaharidă poate suferi oxidare, dar gruparea aldehidă a aldozelor într-o formă deschisă este cel mai ușor oxidată.

Agenții de oxidare ușoară (apa cu brom) pot oxida gruparea aldehidă într-o grupare carboxil fără a afecta alte grupări. La d Aceasta produce acizi aldonici. Deci, în timpul oxidării d -glucoza se obtine din apa cu brom

Acțiunea agenților oxidanți mai puternici, precum acidul azotic, permanganatul de potasiu și chiar ionii de Cu 2 + sau Ag + duce la o descompunere profundă a monozaharidelor cu ruperea legăturilor carbon-carbon. Lanțul de carbon este păstrat doar în anumite cazuri, de exemplu în timpul oxidării d-glucoza in d -acid glucaric sau d -galactoza in acid galactaric (mucus).

Acidul galactaric rezultat este puțin solubil în apă și precipitate, care este utilizat pentru a detecta galactoza prin această metodă.

Aldozele se oxidează ușor compuși complecși cupru(11) și argint - cu reactivi Fehling și, respectiv, Tollens (vezi și 5.5). Astfel de reacții sunt posibile datorită prezenței formei de aldehidă (deschisă) în amestecul tautomeric.

Datorită capacității de a reduce ionii de Cu 2 + sau Ag +, monozaharidele și derivații lor care conțin o grupare potențială aldehidă sunt numiterestauratoare.

Glicozidele nu prezintă capacitate de reducere și nu dau un test pozitiv cu acești reactivi. Cu toate acestea, cetozele sunt capabile să reducă cationii metalici, deoarece într-un mediu alcalin se izomerizează în aldoze.

Oxidarea directă a unității CH 2 OH al monozaharidelor într-o grupare carboxil este imposibilă din cauza prezenței unei grupări aldehide care este mai predispusă la oxidare, prin urmare, pentru a transforma o monozaharide în acid uronic, o monozaharidă cu o grupare aldehidă protejată este supusă oxidării, de exemplu, în; sub formă de glicozidă.

Formarea glicozidelor acidului glucuronic - glucuronide- este un exemplu de proces de biosinteză conjugare, adică procesul de legare a medicamentelor sau a metaboliților acestora cu nutrienți, precum și cu substanțe toxice, urmat de excreția din organism în urină.

11.2. Oligozaharide

Oligozaharidele sunt carbohidrați formați din mai multe resturi de monozaharide (de la 2 la 10) legate printr-o legătură glicozidică.

Cele mai simple oligozaharide sunt dizaharidele (biozele), care constau din reziduuri a două monozaharide și sunt glicozide (acetali plini), în care unul dintre reziduuri acționează ca un aglicon. Natura acetalului este asociată cu capacitatea dizaharidelor de a se hidroliza într-un mediu acid pentru a forma monozaharide.

Există două tipuri de legare a resturilor de monozaharide:

Datorită grupării hemiacetale OH a unei monozaharide și oricărei grupări alcoolice a alteia (în exemplul de mai jos - hidroxil la C-4); acesta este un grup de dizaharide reducătoare;

Cu participarea grupărilor hemiacetale OH ale ambelor monozaharide; Acesta este un grup de dizaharide nereducătoare.

11.2.1. Reducerea dizaharidelor

În aceste dizaharide, unul dintre reziduurile de monozaharide participă la formarea unei legături glicozidice datorită grupării hidroxil (cel mai adesea la C-4). Dizaharida conține o grupare hidroxil hemiacetal liberă, în urma căreia se păstrează capacitatea de a deschide inelul.

Proprietățile reducătoare ale unor astfel de dizaharide și mutarotația soluțiilor lor se datorează ciclo-oxo-tautomerismului.

Reprezentanții reducerii dizaharidelor sunt maltoza, celobioza și lactoza.

Maltoză.Această dizaharidă se mai numește și zahăr de malț (din lat. maltum- malț). Este principalul produs al descompunerii amidonului sub acțiunea enzimei β-amilaze, secretat de glanda salivară, și conținut și în malț (boabe de cereale încolțite, apoi uscate și zdrobite). Maltoza are un gust mai puțin dulce decât zaharoza.

Maltoza este o dizaharidă în care reziduurile a două molecule de d-glucopiranoză sunt legate printr-o legătură a(1^4)-glicozidică.

Atomul de carbon anomeric implicat în formarea acestei legături are o configurație a, iar un atom anomeric cu o grupare hidroxil hemiacetal poate avea atât o configurație a cât și o configurație β (a- și, respectiv, β-maltoză).

În denumirea sistematică a unei dizaharide, „prima” moleculă dobândește sufixul -zil, iar „al doilea” păstrează sufixul -osa. În plus, numele complet indică configurațiile ambilor atomi de carbon anomeri.

Celobioză.Această dizaharidă se formează prin hidroliza incompletă a polizaharidei celulozice.

Celobioza este o dizaharidă în care reziduurile a două molecule de d-glucopiranoză sunt legate printr-o legătură β(1-4)-glicozidică.

Diferența dintre celobioză și maltoză este că atomul de carbon anomeric implicat în formarea legăturii glicozidice are o configurație β.

Maltoza este descompusă de enzima α-glucozidază, care nu este activă împotriva celobiozei. Celobioza poate fi descompusă de enzima β-glucozidază, dar această enzimă este absentă în corpul uman, astfel încât celobioza și celuloza polizaharidă corespunzătoare nu pot fi procesate în corpul uman. Rumegătoarele se pot hrăni cu celuloză (fibre) din ierburi, deoarece bacteriile din tractul lor gastrointestinal au β-glucozidază.

Diferența configurațională dintre maltoză și celobioză implică și o diferență conformațională: legătura α-glicozidică din maltoză este situată axial, iar legătura β-glicozidică din celobioză este ecuatorială. Starea conformațională a dizaharidelor este cauza principală a structurii liniare a celulozei, care include celobioza, și a structurii în formă de spirală a amilozei (amidon), construită din unități de maltoză.

Lactozăse găsește în lapte (4-5%) și se obține din zer după separarea cașului (de unde și denumirea de „zahăr din lapte”).

Lactoza este o dizaharidă în care resturile de d-galactopiranoză și d-glucopiranoză sunt legate printr-o legătură P(1-4)-glicozidică.

Atomul de carbon anomeric al d-galactopiranozei implicat în formarea acestei legături are o configurație β. Atomul anomeric al fragmentului de glucopiranoză poate avea atât configurație a cât și p (a și, respectiv, lactoză).

11.2.2. Dizaharide nereducătoare

Cea mai importantă dintre dizaharidele nereducătoare este zaharoza. Sursele sale sunt trestia de zahăr, sfecla de zahăr (până la 28% din substanța uscată), sucuri de plante și fructe.

Zaharoza este o dizaharidă în care resturile de α-d-glucopiranoză și β-d-fructofuranoză sunt legate prin legături glicozidice datorită grupărilor hidroxil hemiacetal ale fiecărei monozaharide.

Deoarece molecula de zaharoză nu are grupări hemiacetale hidroxil, este incapabilă de ciclo-oxo-tautomerism. Soluțiile de zaharoză nu suferă mutații.

11.2.3. Proprietăți chimice

În esență chimică, oligozaharidele sunt glicozide, iar oligozaharidele reducătoare au și caracteristicile monozaharidelor, deoarece conțin o grupare aldehidă potențială (în formă deschisă) și un hemiacetal hidroxil. Aceasta determină comportamentul lor chimic. Ele suferă multe reacții caracteristice monozaharidelor: formează esteri și sunt capabile de oxidare și reducere sub influența acelorași reactivi.

Cele mai multe reacție caracteristică dizaharidele este hidroliza acidă, ducând la scindarea legăturii glicozidice cu formarea de monozaharide (în toate formele tautomerice). În termeni generali, această reacție este similară cu hidroliza alchilglicozidelor (vezi 11.1.5).

11.3. Polizaharide

Polizaharidele alcătuiesc cea mai mare parte a materiei organice din biosfera Pământului. Ele îndeplinesc trei importante functii biologice, acționând ca componente structurale ale celulelor și țesuturilor, rezerve de energie și substanțe protectoare.

Polizaharidele (glicanii) sunt carbohidrați cu greutate moleculară mare. Prin natura chimică sunt poliglicozide (poliacetali).

Conform principiului structurii, polizaharidele nu diferă de oligozaharidele reducătoare (vezi 11.2). Fiecare unitate de monozaharidă este legată prin legături glicozidice de unitățile anterioare și ulterioare. În acest caz, este prevăzută o grupare hidroxil hemiacetal pentru conectarea cu unitatea ulterioară și o grupare alcool cu ​​cea anterioară. Diferența constă doar în numărul de reziduuri de monozaharide: polizaharidele pot conține sute și chiar mii dintre ele.

La polizaharidele de origine vegetală, legăturile (1-4)-glicozidice sunt cele mai frecvente, iar la polizaharidele de origine animală și bacteriană există legături de alte tipuri. La un capăt al lanțului polimeric există un reziduu reducător de monozaharidă. Deoarece proporția sa în întreaga macromoleculă este foarte mică, polizaharidele nu prezintă practic proprietăți reducătoare.

Natura glicozidica a polizaharidelor determina hidroliza lor in acid si stabilitatea in medii alcaline. Hidroliza completă duce la formarea monozaharidelor sau a derivaților acestora, în timp ce hidroliza incompletă duce la un număr de oligozaharide intermediare, inclusiv dizaharide.

Polizaharidele au o greutate moleculară mare. Ele se caracterizează printr-o mai mult nivel înalt organizarea structurală a macromoleculelor. Alături de structura primară, adică o anumită secvență de reziduuri monomerice, un rol important îl joacă structura secundară, determinată de aranjarea spațială a lanțului macromolecular.

Lanțurile de polizaharide pot fi ramificate sau neramificate (liniare).

Polizaharidele sunt împărțite în grupuri:

Homopolizaharide, constând din reziduuri ale unei monozaharide;

Heteropolizaharide, constând din reziduuri ale diferitelor monozaharide.

Homopolizaharidele includ multe polizaharide de origine vegetală (amidon, celuloză, pectină), animală (glicogen, chitină) și bacteriană (dextransi).

Heteropolizaharidele, care includ multe polizaharide animale și bacteriene, au fost studiate mai puțin, dar joacă un rol important rol biologic. Heteropolizaharidele din organism sunt asociate cu proteine ​​și formează complexe supramoleculare complexe.

11.3.1. Homopolizaharide

Amidon.Această polizaharidă constă din două tipuri de polimeri construiți din d-glucopiranoză: amiloza(10-20%) și amilopectină(80-90%). Amidonul se formează în plante în timpul fotosintezei și este „depozitat” în tuberculi, rădăcini și semințe.

Amidon - alb substanță amorfă. Este insolubil în apă rece, dar se umflă în apă fierbinte și o parte din ea se dizolvă treptat. Când amidonul este încălzit rapid datorită umidității pe care o conține (10-20%), are loc scindarea hidrolitică a lanțului macromolecular în fragmente mai mici și un amestec de polizaharide numit dextrine. Dextrinele sunt mai solubile în apă decât amidonul.

Acest proces de descompunere a amidonului sau dextrinizare, efectuate în timpul coacerii. Amidonul din făină transformat în dextrine este mai ușor de digerat datorită solubilității sale mai mari.

Amiloza este o polizaharidă în care resturile de d-glucopiranoză sunt legate prin legături a(1-4)-glicozidice, adică fragmentul dizaharidic al amilozei este maltoză.

Lanțul de amiloză este neramificat, include până la o mie de reziduuri de glucoză, greutate moleculară de până la 160 de mii.

Conform analizei de difracție cu raze X, macromolecula de amiloză este încolăcită (Fig. 11.2). Există șase unități de monozaharide pentru fiecare rotație a helixului. Moleculele de dimensiuni adecvate, de exemplu moleculele de iod, pot intra în canalul intern al helixului, formând complexe numite comutarea conexiunilor. Complexul de amiloză cu iod este albastru. Acesta este utilizat în scopuri analitice pentru a descoperi atât amidonul, cât și iodul (testul de iod din amidon).

Orez. 11.2.Structura elicoidală a amilozei (vedere de-a lungul axei helixului)

Amilopectina, spre deosebire de amiloză, are o structură ramificată (Fig. 11.3). Greutatea sa moleculară ajunge la 1-6 milioane.

Orez. 11.3.Macromoleculă ramificată a amilopectinei (cercurile colorate sunt locuri de ramificare a lanțurilor laterale)

Amilopectina este o polizaharidă ramificată, în lanțurile căreia reziduurile de D-glucopiranoză sunt legate prin legături a(1^4)-glicozidice, iar la punctele de ramificare prin legături a(1^6). Între punctele de ramificare există 20-25 de reziduuri de glucoză.

Hidroliza amidonului în tractul gastrointestinal are loc sub acțiunea enzimelor care descompun legăturile a(1-4)- și a(1-6)-glicozidice. Produșii finali ai hidrolizei sunt glucoza și maltoza.

Glicogen.În organismele animale, această polizaharidă este un analog structural și funcțional al amidonului vegetal. Este similară ca structură cu amilopectina, dar are și mai mare ramificare a lanțului. De obicei, între punctele de ramificație există 10-12, uneori chiar 6, unități de glucoză. În mod convențional, putem spune că ramificarea macromoleculei de glicogen este de două ori mai mare decât a amilopectinei. Ramificarea puternică ajută glicogenul să-și îndeplinească funcția energetică, deoarece numai cu o multitudine de reziduuri terminale poate fi asigurată scindarea rapidă a numărului necesar de molecule de glucoză.

Greutatea moleculară a glicogenului este neobișnuit de mare și ajunge la 100 de milioane. Această dimensiune a macromoleculelor ajută la îndeplinirea funcției de carbohidrat de rezervă. Astfel, macromolecula de glicogen, datorită dimensiunilor mari, nu trece prin membrană și rămâne în interiorul celulei până când apare nevoia de energie.

Hidroliza glicogenului într-un mediu acid are loc foarte ușor cu un randament cantitativ de glucoză. Acesta este utilizat în analiza țesuturilor pentru conținutul de glicogen pe baza cantității de glucoză formată.

Similar cu glicogenul din organismele animale, amilopectina, care are o structură mai puțin ramificată, joacă același rol ca o polizaharidă de rezervă în plante. Acest lucru se datorează faptului că procesele metabolice au loc mult mai lent la plante și nu necesită un aflux rapid de energie, așa cum este uneori necesar pentru un organism animal (situații stresante, tensiune fizică sau psihică).

Celuloză.Această polizaharidă, numită și fibre, este cea mai comună polizaharidă din plante. Celuloza are o rezistență mecanică mare și servește ca material suport pentru plante. Lemnul contine 50-70% celuloza; Bumbacul este celuloză aproape pură. Celuloza este o materie primă importantă pentru o serie de industrii (celuloză și hârtie, textile etc.).

Celuloza este o polizaharidă liniară în care resturile de d-glucopiranoză sunt legate prin legături P(1-4)-glicozidice. Porțiunea dizaharidă a celulozei este celobioza.

Lanțul macromolecular nu are ramuri; conține 2,5-12 mii de resturi de glucoză, ceea ce corespunde unei greutăți moleculare de la 400 mii la 1-2 milioane.

Configurația p a atomului de carbon anomeric are ca rezultat macromolecula de celuloză având o structură strict liniară. Acest lucru este facilitat de formarea de legături de hidrogen în cadrul lanțului, precum și între lanțurile învecinate.

Acest ambalaj de lanțuri oferă rezistență mecanică ridicată, fibrositate, insolubilitate în apă și inerție chimică, ceea ce face din celuloza un material excelent pentru construirea pereților celulelor vegetale. Celuloza nu este descompusă de enzimele obișnuite ale tractului gastrointestinal, dar este necesară pentru alimentația normală ca substanță de balast.

Derivații eterului de celuloză sunt de mare importanță practică: acetații (mătase artificială), nitrații ( explozivi, coloxilină) și altele (fibră de viscoză, celofan).

11.3.2. Heteropolizaharide

Polizaharide ale țesutului conjunctiv. Dintre polizaharidele țesutului conjunctiv, cele mai pe deplin studiate sunt sulfații de condroitin (piele, cartilaj, tendoane), acidul hialuronic (corpul vitros al ochiului, cordonul ombilical, cartilaj, lichid articular), heparina (ficatul). Structura acestor polizaharide are unele caracteristici comune: lanțurile lor neramificate constau din resturi de dizaharide, care includ acid uronic (d-glucuronic, d-galacturonic, l-iduronic - epimer al acidului d-glucuronic la C-5) și amino zahăr (N-acetilglucozamină, N-acetilgalactozamină). Unele dintre ele conțin reziduuri de acid sulfuric.

Polizaharidele din țesutul conjunctiv sunt uneori numite mucopolizaharide acide (din latină. mucus- mucus), deoarece conțin grupări carboxil și sulfo.

sulfați de condroitină. Ele constau din reziduuri dizaharide ale condrozinei N-acetilate legate prin legături β(1-4)-glicozidice.

N-acetilcondrosinul este construit din reziduuri D -acid glucuronic și N-acetil-D -galactozamină legată printr-o legătură β(1-3)-glicozidică.

După cum sugerează și numele, aceste polizaharide sunt esteri ai acidului sulfuric (sulfați). Gruparea sulfat formează o legătură ester cu gruparea hidroxil a N-acetil-D-galactozaminei, situată în poziția 4 sau 6. În consecință, se disting condroitin-4-sulfat și condroitin-6-sulfat. Greutate moleculară sulfații de condroitină este de 10-60 de mii.

Acid hialuronic. Această polizaharidă este construită din reziduuri de dizaharide legate prin legături β(1-4)-glicozidice.

Fragmentul dizaharidic este format din reziduuri D -acid glucuronic si N-acetil-D-glucozamina legatβ Legătura (1-3)-glicozidică.

heparină. În heparină, unitățile de dizaharide repetate includ reziduuri de d-glucozamină și unul dintre acizii uronici - d-glucuronic sau l-iduronic. Cantitativ predomină acidul l-iduronic. În interiorul fragmentului dizaharidic există o legătură α(1-4)-glicozidică, iar între fragmentele dizaharidice există o legătură α(1-4) dacă fragmentul se termină cu acid l-iduronic și o β(1-4) legătura dacă acidul d-glucuronic.

Gruparea amino a majorității reziduurilor de glucozamină este sulfatată, iar unele dintre ele sunt acetilate. În plus, grupările sulfat se găsesc la un număr de resturi de acid l-iduronic (la poziția 2), precum și la glucozamină (la poziția 6). Resturile de acid d-glucuronic nu sunt sulfatate. În medie, există 2,5-3 grupări sulfat per fragment de dizaharidă. Greutatea moleculară a heparinei este de 16-20 mii.

Heparina previne coagularea sângelui, adică prezintă proprietăți anticoagulante.

Multe heteropolizaharide, inclusiv cele discutate mai sus, se găsesc nu în liber, ci în formă legată cu lanțuri polipeptidice. Astfel de compuși cu molecul mare sunt clasificați ca biopolimeri mixți, pentru care termenul este utilizat în prezent glicoconjugate.