АкушерствоАнатомияАнестезиологияВакцинопрофилактикаВалеологияВетеринарияГигиенаЗаболеванияИммунологияКардиологияНеврологияНефрологияОнкологияОториноларингологияОфтальмологияПаразитологияПедиатрияПервая помощьПсихиатрияПульмонологияРеанимацияРевматологияСтоматологияТерапияТоксикологияТравматологияУрологияФармакологияФармацевтикаФизиотерапияФтизиатрияХирургияЭндокринологияЭпидемиология

Загальна характеристика вуглеводів. Моноцукриди — це група вуглеводів, які не піддаються гідролізу з утворенням більш простих сполук

Моноцукриди — це група вуглеводів, які не піддаються гідролізу з утворенням більш простих сполук. Їм відповідає загальна формула С_nН_2nО_n, де n = 4, 5, 6, 7, 8 і т. д. Це кристалічні, безбарвні, добре рочинні у воді, солодкі на смак речовини.

Залежно від наявності певних функціональних груп моноцукриди поділяють на альдози (містять альдегідну групу) і кетози (містять кетогрупу). Залежно від числа атомів карбону в ланцюзі розрізняють тетрози С₄Н₈О₄, пентози С₅Н₁₀О₅, гексози С₆Н₁₂О₆, гептози С₇Н₁₄О₇ і т. д. Найпоширенішими серед моноцукри дів є альдози і кетози, що належать до пентоз (рибоза, дезоксирибоза, ксилоза, арабіноза) і гексоз (глюкоза, маноза, галактоза, фруктоза).

У природі поширені в основному D-ізомери моноцукридів, серед яких крім D(+)-глюкози часто трапляються й інші альдо- і кетогексози:

D (+)-Маноза D (+)-Галактоза D (—)Фруктоза

альдопентози:

D (—)-Рибоза D (—)-Арабіноза D (+)-Ксилоза

У розчинах моноцукриди перебувають одночасно в ациклічній (ланцюговій) і циклічній формах з шестичленним (піранозним) або п'ятичленним (фуранозним) циклом. Обидві форми є структурними ізомерами — таутомерами, оскільки перебувають у стані рівноваги:

Фуранозна форма Ациклічна форма Піранозна форма

D-глюкози D-глюкози D-глюкози

Рівновага як правило зміщена в бік циклічної форми, у вигляді якої моноцукриди вступають у реакції конденсації при утворенні поліцукридів, нуклеїнових кислот, глікозидів та інших сполук. У кристалічному стані моноцукриди мають циклічну форму.

Циклічна форма утворюється внаслідок внутрішньомолекулярної взаємодії карбонільної групи з просторово найближче розміщеною спиртовою групою.

Ці формули не дають повного уявлення про просторове розміщення всіх частин молекули моноцукриду. Щоб передати просторову конфігурацію

функціональних груп англійський дослідник Н. Хеуорс запропонував для циклічних структур моноцукридів перспективні формули, у яких атоми й атомні групи, розміщені в проекційних формулах праворуч, зображують знизу площини кільця, а ті, що знаходяться ліворуч — зверху площини кільця. Атоми карбону, що утворюють цикл, часто не зображують. Н. Хеуорс також запропонував називати моноцукриди з шестичленним кільцем піранозами, а з п'ятичленним — фуранозами (назви походять від назв кисневмісних гетероциклічних сполук — фурану і пірану з додаванням префіксу, що вказує назву моноцукриду. Для прикладу наведемо циклічні формули деяких гексоз і пентоз та їх назви.

α-D-Глюкоза β-D-Глюкоза

(α-D-глюкопіраноза) (β-D-глюкопіраноза)

α-D-Фруктоза β-D-Фруктоза

(α-D-фруктофураноза) (β-D-фруктофураноза).

α-D-Рибоза β-D-Рибоза

(α-D-рибофураноза) (β-D рибофураноза)

Слід зазначити, що проекційні формули Н. Хеуорса, зокрема гексоз, не в повній мірі відображають їхню справжню конфігурацію. Дослідженнями Рівса та інших авторів встановлено, що піранозне кільце, подібно до циклогексану, може набувати форму крісла або ванни:

Форма крісла Форма ванни

З моноцукридів у природі найпоширенішими є пентози і гексози. Вони зустрічаються у вільному стані, а також входять до складу різних цукридів, глікозидів, глікопротеїдів, гліколіпідів та багатьох інших речовин, які відіграють важливу роль у процесах життєдіяльності організму.

L(+)Арабіноза. Арабіноза це пентоза, яка належить до групи альдоз.

L(+)-Арабіноза

Вона досить поширена в природі, зокрема трапляється в складі слизу, геміцелюлози, пектинових речовин рослин. Отримують її при гідролізі вишневого клею і цукрових буряків, вона виявлена також у полісахаридах, виділених з туберкульозної палички.

D(+)Ксилоза. За хімічним складом ксилоза також належить до альдоз:

D (+)-Ксилоза

Вона є складовою частиною багатьох рослинних поліцукридів — пентозанів (С₅Н₈О₄)_n. Значна кількість ксилози міститься у складі поліцукридів деревини, соломи і кукурудзяних качанів. Використовується ксилоза як поживне середовище при вирощуванні кормових дріжджів, а також у кондитерській справі.

D(+)Рибоза. Вона, як і попередні представники пент оз, є альдозою. Рибоза входить до складу нуклеотидів і рибонуклеїнових кислот, окремих коферментів і деяких інших біологічно активних сполук. В організмі людини і тварин рибоза утворюється у процесі перетворення вуглеводів.

D(+)Дезоксирибоза. Дезоксирибоза також є альдозою, але вона відрізняється від рибози відсутністю атома оксигену біля другого атома карбону. Дезоксирибоза входить до складу ДНК. В організмі вона утворюється під час відновлення рибози.

D (+)Глюкоза (виноградний цукор). Глюкоза надзвичайно поширена у природі і відіграє важливу роль у життєдіяльності організмів. У вільному стані значна кількість глюкози (17—20 %) міститься у винограді (звідси назва виноградний цукор) та в інших солодких плодах. Глюкоза є складовою багатьох олігоцукридів. І залишків глюкози побудовані поліцукриди — крохмаль, глікоген, целюлоза.

α-D-Глюкоза

Глюкоза кристалізується з однією молекулою води, температура плавлення її 146°С, добре розчиняється у воді. Розчини глюкози різної концентрації (10, 20, 40%) досить широко використовують в медицині.

Як уже зазначалося, глюкоза має здатність до відновлення й окиснення, в результаті чого утворюються відповідні спирти і кислоти.

Добувають глюкозу гідролізом крохмалю з участю різних амілаз:

(n – 1) Н₂О

(С₆Н₁₀О₅)_n n С₆Н₁₂О₆

Глюкоза — обов'язкова складова частина крові людини і тварин, лімфи, церебральної рідини,. У незначній кількості вона присутня в сечі. Глюкоза – основна форма циркуляції вуглеводів у крові, та енергетичне джерело усіх клітин і тканин організму. Нормальний вміст глюкози 80-100мг/100мл крові. Надлишок її в організмі перетворюється у глікоген. Якщо підшлунковою залозою виробляється недостатньо гормону інсуліну, то процеси утилізації глюкози уповільнюються і рівень глюкози підвищується до 200-400мл/100мл, що перевищує нирковий барєр, тому цукор з’являється в сечі. Розвивається цукровий діабет.

D(+) Галактоза. Галактоза, як і глюкоза, належить до альдогексоз. Відрізняється вона від глюкози характером розміщення атома гідрогену і гідроксилу біля четвертого вуглецевого атома карбону в четвертому положенні.

B організмі людини і тварин галактоза зустрічається в складі дицукридів лактози (молочного цукру) і мелібіози, трицукриду — рафінози. Вона входить також до складу ліпідів нервової системи і головного мозку. Міститься галактоза і в складних білках — глікопротеїнах.

Галактоза в організмі людини і тварин за участю ферментних систем може перетворюватися на глюкозу, вона міститься в молочних продуктах, складає ⅓ сухих речовин і сприяє розвитку у кишківнику молочнокислих бактерій – антагоністів патогенної мікрофлори і процесів гниття.

D (-)Фруктоза. Фруктоза, або плодовий цукор належить до кетогексоз. Вона обертає площину поляризації світла вліво, тому її ще називають левульозою.

Фруктоза досить поширена у природі. Вона входить до складу дицукриду цукрози (бурякового або тростинного цукру). Суміш фруктози і глюкози складає сновну частину меду. Вона входить також до складу рослинного полісахариду — інуліну.

Фруктоза добре розчинна у воді, може утворювати кристали складу 2C₆Н₁₂О₆·Н₂О. Серед усіх моноцукридів фруктоза найсолодша. Вона в 2,5 рази солодша за глюкозу і в 1,7 рази — за цукрозу.

Фруктоза при нагріванні з кислотами піддається деструкції з утворенням 5-оксиметилфурфуролу.

В невеликих кількостях фруктоза міститься у крові людини і тварин. ЇЇ фосфатні ефіри є проміжними сполуками обміну вуглеводів в організмі. Засвоєння фруктози не залежить від інсуліну, тому може вживатись хворими на цукровий діабет, вона більше затримується печінкою і швидше вступає в обмінні процеси. Проте в організмі людини і тварин фруктоза може перетворюватися на глюкозу.

Це також дієтичний продукт, тому що фруктоза солодша на смак за інші монози, її використовують менше для забезпечення солодкого смаку продуктів.

Олігоцукриди — вуглеводи, молекули яких утворюються з двох — десяти залишків моноцукридів, які зв'язані між собою глікозидними зв'язками. Це кристалічні, добре розчинні у воді, часто солодкі на смак речовини. їх ще називають цукроподібними вуглеводами. Серед олігоцукридів найбільше значення мають дицукриди.

Дицукриди — складні вуглеводи, молекули яких побудовані з двох молекул моносахаридів. Існують два способи сполучення моносахаридів з утворенням дисахаридів і виділенням молекули води. Перший — взаємодія глікозидних гідроксилів обох молекул моносахаридів. Дицукриди, в молекулах яких глікозидні гідроксили зв'язані, існують лише в циклічній формі і не можуть ізомеризуватись в альдегідну форму. Вони не мають відновних властивостей і їх часто називають невідновлюючими.

Другий спосіб утворення дисахаридів — взаємодія глікозидного гідроксилу однієї молекули моноцукриду з одним із чотирьох неглікозидних гідроксилів другої молекули моноцукриду. У молекулі такого дицукриду зберігається один глікозидний гідроксил, який легко ізомеризується в альдегідну групу. Такі дицукриди існують у двох таутомерних формах — циклічній і альдегідній, які знаходяться в динамічній рівновазі. Вони мають відновні властивості і тому їх називають відновлюючи ми дицукридами.

Серед дицукридів найбільш поширені і мають важливе значення у харчуванні людини цукроза, лактоза, мальтоза і целобіоза.

Цукроза містить залишки α -D(+)-глюкози і β-D(—)-фруктози, глікозидний зв'язок між якими утворений між двома напівацетальними гідроксилами. Раціональна назва цукрози — α-D-глюкопіранозил-(1→2)-(β-D-фруктофуранозид:

α-D(+) –Глюкоза β-D(-)-Фруктоза Цукроза

Цукроза — кристалічна речовина, солодка на смак, добре розчинна у воді. У промисловості добувають переробкою цукрових буряків (містять до 27% цього вуглеводу) чи цукрової тростини. При гідролізі, що відбувається під впливом слабких кислот або ферментів, гідролізат набуває лівого обертання, тоді як вихідний розчин сахарози має праве обертання. У зв'язку з цим гідроліз цукрози дістав назву інверсії (від лат. inversia — перевертання), а суміш однакових кількостей ά-D-глюкози і β-D-фруктози, що утворюється після гідролізу, має назву інвертного цукру. Природним інвертним цукром є мед.

Лактоза. Цей дицукрид міститься в молоці. У коров'ячому молоці вміст лактози складає 4-5%. При гідролізі лактози утворюються β-D-галактопіраноза і α-D-глюкопіраноза. У молекулі лактози є один глікозидний гідроксил, тому в кристалічному стані вона має циклічну будову, а в розчинах існує у двох таутомерних формах — циклічній і альдегідній, які знаходяться в динамічній рівновазі:

Лактоза (циклічна форма) Лактоза (альдегілна форма)

Лактоза має відновні властивості, вона менш солодка, ніж сахароза. Раціональна назва лактози — β-D-галактопіранозил-(1→4)-D-глюкопіраноза. Велике значення для людини лактоза має в період грудного вигодовування немовлят. Вона сприяє розвитку кишкової молочнокислої мікрофлори, яка пригнічує діяльність патогенних бактерій.

Мальтоза, або солодовий цукор. Мальтоза — продукт неповного гідролізу крохмалю, що відбувається під впливом фермента амілази. У результаті гідролізу молекули мальтози утворюються дві молекули α-D-глюкопіранози. Мальтозу називають ще α-D-глюкопіназил-1 (1→4)-D-глюкопіранозою.

У молекулі мальтози є один глікозидний гідроксил, тому в кристалічному стані вона має циклічну форму, а в розчинах існує у вигляді двох таутомерів: циклічній і альдегідній формі:

Мальтоза (циклічна форма) Мальтоза (альдегідна форма)

Мальтоза має відновні властивості, вона менш солодка, ніж цукроза.

Целобіоза — це проміжний продукт гідролізу целюлози. При гідролізі целобіози утворюються дві молекули β-D-глюкопіранози. У молекулі целобіози є один глікозидний гідроксил, тому в розчинах вона існує у двох таутомерних формах:

Целобіоза (циклічна форма) Целобіоза (альдегідна форма)

Целобіоза має відновні властивості, добре розчинна у воді, майже не має солодкого смаку. Раціональна назва — β-D-глюкопіранозил-(1→4)-D-глюкопіраноза.

Поліцукриди. Це природні високомолекулярні сполуки, молекули яких складаються з сотень або навіть тисяч залишків моноцукридів, зв'язаних між собою глікозидними зв'язками, які розщеплюються при гідролізі. На відміну від олігоцукридів, поліцукриди не солодкі на смак, у воді не розчиняються (целюлоза) або утворюють колоїдні розчини (крохмаль, глікоген), при нагріванні, не плавлячись, розкладаються.

Поліцукриди поділяють на гомополіцукриди (побудовані з однакових залишків моносахаридів) і гетерополіцукриди (побудовані з різних залишків моносахаридів).

Найважливішими серед поліцукридів є крохмаль, глікоген, целюлоза. Ці гомополіцукриди складаються з залишків D(+)-глюкози і відповідають загальній формулі (С₆Н₁₀О₆)_n. Відмінність у властивостях цих сполук зумовлена особливостями їх будови.

Дата добавления: 2015-11-25 | Просмотры: 1461 | Нарушение авторских прав