УГЛЕВОДЫ МОНОЗЫ, БИОЗЫ
В биосфере Земли на долю углеводов приходится до 50% биомассы. Углеводы образуются в результате фотосинтеза СХЕМА ФОТОСИНТЕЗА солнечная энергия хСО 2 +уН 2 О → С х (Н 2 О ) y + хО 2
ОКИСЛЕНИЕ УГЛЕВОДОВ аэробный процесс Сх(Н 2 О) Y + х О 2 → х СО 2 + у Н 2 О + 38 АТФ Важнейшая биологическая роль углеводов – энергетическая Электронотранспортная цепь НАДН → Флавинадениндинклеотид (ФАДН) → Кофермент Q 10 → Цитохром b → Цитохром c → Цитохром a → O 2 О 2 + 2 е →2 О 2- 2 Н (от субстрата) – 2 e → 2 H + О 2- + 2H + → H 2 O
тетрозы Восстанавливающие моногликаны пентозы Невосстанавливающие гетерогликаны гексозы
N= 2 n, где n - число хиральных центров ; у тетроз : N=2 2 =4 ( 2 изомера из D -ряда, 2- L -ряда) у пентоз : N=2 3 =8 (4 изомера D -ряда, 4 изомера- L -ряда) у гексоз : N=2 4 =16 ( 8 изомеров D -ряда, 8-изомеров L- ряда)
СОН ОН Н ОН Н НО Н СН 2 ОН СОН Н ОН ОН Н Н Н СН 2 ОН СОН ОН ОН ОН Н Н Н СН 2 ОН * * * D – рибоза (РНК) D - ксилоза D –2-дезоксирибоза эпимеры (ДНК) Эпимерами называют изомеры, различающиеся конфигурацией только при одном из хиральных центров
* СОН НО НО ОН ОН СН 2 ОН Н Н Н Н * * * * СОН Н НО ОН ОН СН 2 ОН ОН Н Н Н * * * ОН * СОН Н НО Н ОН СН 2 ОН Н НО Н * * * О * СН 2 ОН ОН ОН СН 2 ОН Н Н Н * * С D - манноза D - галактоза D -фруктоза D - глюкоза ЭПИМЕРЫ (различия у 2 атома углерода) ЭПИМЕРЫ (различия у 4 атома углерода). ДИАСТЕРЕОМЕРЫ
5-гидрокси пентаналь Полуацеталь
С ОН ОН Н ОН Н НО Н Н О СН 2 ОН Н + С Н ОН Н ОН Н НО Н Н О СН 2 ОН НО α,Д - глюкопираноза β,Д-глюкопираноза Н ОН С О Н ОН ОН Н НО Н Н СН 2 ОН - δ + δ
фуран пиран В названии пятичленных циклов к родоначальному слову фуран или пиран добавляется суффикс оза, обозначающий принадлежность к углеводам
Н О ОН Н ОН ОН Н НО Н Н СН 2 ОН ОН О Н Н ОН ОН Н НО Н Н СН 2 ОН α, Д - глюкопираноза β, Д - глюкопираноза
ОН ОН Н С О Н ОН Н НО Н Н СН 2 ОН - δ + δ 4 С ОН ОН Н ОН Н НО Н Н О СН 2 ОН Н СН 2 ОН С Н ОН Н ОН Н НО Н Н О НО + α,Д-глюкофураноза β,Д-глюкофураноза
О Н ОН Н ОН Н ОН Н НО Н СН 2 ОН Н НО О ОН Н ОН Н ОН Н Н СН 2 ОН α,Д - глюкофураноза β,Д - глюкофураноза
О О конформация кресла конформация ванны
О Н Н ОН ОН Н НО НО СН 2 ОН НО ОН О Н ОН Н НО Н СН 2 ОН α,Д-глюкопираноза (32%) β,Д – глюкопираноза (68%)
1) АМИНОСАХАРА Н О ОН СОН Н N Н – С – СН 3 ОН СН 2 ОН НО Н Н 2- N - ацетил- D - глюкозамин СОН Н N Н 2 НО НО Н Н Н ОН СН 2 ОН D -галактозамин
+ δ Н СОН С О СН 2 НО Н О ОН С СН 3 –С - N Н ОН СН 2 ОН Н Н Н Н О - δ альдольная конденсация —— → ОН О СОН С = О СН 2 Н – С - ОН Н Н ОН СН 2 ОН Н 3 С –С - Н N НО Н Н N- ацетилнейраминовая кислота N -ацетил- D -маннозамин
Синтез аскорбиновой кислоты -Н 2 О аскорбиновая кислота 2-оксо – L - гулоновая кислота аскорбиновая кислота
+ ά - D- глюкопираноза ά - D- глюкопираноза + ά - D- глюкопиранозил-1-4 -ά - D -глюкопираноза (мальтоза) (ВОССТАНАВЛИВАЮЩАЯ БИОЗА) +Н 2 О
+Н 2 О β – D- глюкопираноза Β - D -глюкопиранозил- ά - D- глюкопираноза (целлобиоза) (ВОССТАНАВЛИВАЮЩАЯ БИОЗА) ά - D -глюкопираноза
Качественной реакцией на глюкозу является реакция «серебряного зеркала» (реакция Толленса): ─────→ [Ag(NH 3 ) 2 ]OH D- глюкоза Глюконовая кислота 2Ag + 3NH3 + H2O
─────→ Ферментативное окисление ↔↔ D- глюкоза D -глюкуроновая кислота Циклическая форма D -глюкуроновой кислоты
─────→ ─────→ С u(OH) 2 нагревание D -глюкоза Хелатный комплекс, обладает свойствами окислителя D D- глюконовая кислота + С u 2 O оксид меди (красный цвет) 2
D -глюкоза D- сорбит ─────→ Н 2 * СН 2 О H Н НО ОН ОН СН 2 ОН ОН Н Н Н * * * Ni, Pt,Pd (катализатор)
─────→ ─────→ С 2 Н 5 OH C 2 H 5 OH D- глюкоза Полуацеталь D -глюкозы Ацеталь D -глюкозы
ОН О Н ОН ОН НО СН 2 ОН СН 3 ОН НС l (газ) ОН ОН О Н О-СН 3 НО СН 2 ОН + Н 2 О О-метил- α,Д-глюкопираноза α,Д-глюкопираноза
Реакции алкилирования по всем 5 гидроксильным группам СН 3 Cl + Н 2 О Реакции ацилирования по всем 5 гидроксильным группам α,Д-глюкопираноза пента метил- α,Д-глюкопираноза - Пента ацетил- α,Д-глюкопираноза α,Д-глюкопираноза
D -глюкоза Гидроксинитрил D -глюкозы ─────→ Н + CN - Н НО ОН ОН СН 2 ОН ОН Н Н Н Н С N O Н C Глюкоза (40% раствор ) используется для детоксикации организма, вызванного цианид-ионами, например, при употреблении ядер свежих абрикосовых косточек, содержащих Н CN, при лечении нитропруссидом натрия Na 2 Fe(NO)(CN) 5
