Углеводы (сахара). Строение, свойства, участие в функционировании живых систем

Углеводы
Моносахариды
Полисахариды
Олигосахариды
Высшие полиозы
дисахариды
трисахариды
тетрасахариды
и т.д (до n=10)

Классификация моносахаридов по характеру оксогруппы
альдозы
кетозы

триозы
тетрозы
пентозы
гексозы
Классификация моносахаридов по числу атомов углерода в цепи

Стереоизомерия моносахаридов
альдогексоза
*
*
*
*
N=2n=24=16
8 пар энантиомеров

Стереоизомерия моносахаридов
6
5
4
3
2
1
D-глицериновый
альдегид
D-глюкоза
L-глюкоза
энантиомеры

D-глюкоза
D-галактоза
D-манноза
диастереомеры альдогексоз

D-рибоза
D-ксилоза
D-дезоксирибоза
альдопентозы

D-фруктоза
кетогексоза

Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов

..
δ+

+
HO-R’
R-C
OH
H
O-
..
полуацетальный
гидроксил
R’
кислородный
«мостик»
δ+

O
OH
O
HO
α
β

α-D-глюкопираноза
OH
OH
OH
HO
CH2OH
Формула Колли-Толленса
Формула Хеуорса
1

β-D-глюкопираноза
OH
OH
OH
HO
CH2OH
Формула Колли-Толленса
Формула Хеуорса

Моносахариды – циклические полуацетали многоатомных альдегидо- (кетоно-) спиртов, находящиеся в равновесии со своими ациклическими формами

Реакции ациклических форм моносахаридов

Восстановление моносахаридов
[H]
D-глюкоза
глюцит (сорбит)

Восстановление моносахаридов
[H]
D-ксилоза
ксилит

Окисление моносахаридов
Слабыми окислителями в щелочной среде
D-глюкоза
Ag(NH3)2OH
to
продукты окисления
глюкозы
+
Ag
+
NH3
+
H2O
Cu(OH)2
to
продукты окисления
глюкозы
+
Cu2O
+
H2O

Окисление моносахаридов
Слабыми окислителями в нейтральной и слабокислой среде
D-глюкоза
Br2, H2O
(HOBr)
D-глюконовая кислота

Ca(OH)2
D-глюконовая кислота
глюконат кальция

глюкуроновая кислота

O-глюкуронид парацетамола
N-глюкуронид сульфаниламида

Реакции брожения глюкозы
глюкоза
C6H12O6
C2H5OH
этанол
+
CO2
молочная кислота
лимонная кислота

Реакции циклических форм моносахаридов

Образование O-гликозидов
β-D-глюкопираноза
CH3OH
HCl газ
+
O-метил-β-D-
глюкопиранозид
H2O

β-D-рибофураноза
C2H5NH2
N-этил-β-D-
рибофуранозид
+
H2O
Образование N-гликозидов

Образование молекулы мальтозы
OH
α-D-глюкопираноза
HO
OH
O
α-1,4-гликозидная
связь
α-мальтоза

OH
OH
α-D-глюкопираноза
β-D-фруктофураноза
1
2
O
1,2-гликозидная связь
сахароза

Гидролиз гликозидов
β-D-глюкопираноза
H2O
H+
+
O-этил-β-D-
глюкопиранозид
C2H5OH

лактоза
H2O, H+
β-D-галактопираноза
+
β-D-глюкопираноза

5-фосфат β-D-рибофуранозы
5
Образование сложных эфиров

6
6-фосфат β-D-глюкопиранозы

Фракции крахмала:
амилоза (10-20%)
амилопектин (80-90%)
(C6H10O5)n

Строение амилозы
α-D-глюкопираноза

Гидролиз амилозы
Кислотный гидролиз:
H2O, H+
амилоза
глюкоза
n

Гидролиз амилозы
Ферментативный гидролиз:
H2O
ферменты
декстрины
m
H2O
ферменты
C12H22O11
мальтоза
H2O
ферменты
n
глюкоза

Строение амилопектина

Строение декстрана

Строение целлюлозы