Download
1 / 22
270 likes | 957 Views
Węglowodany. Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej. Węglowodany - rozpowszechnienie. Zawartość w suchej masie: roślin sięga 80% zwierząt nie przekracza 2% W roślinach są: głównym materiałem zapasowym (skrobia) elementem budulcowym (celuloza)
E N D
Węglowodany Zakład Chemii Medycznej Pomorskiej Akademii Medycznej
Węglowodany - rozpowszechnienie • Zawartość w suchej masie: • roślin sięga 80% • zwierząt nie przekracza 2% • W roślinach są: • głównym materiałem zapasowym (skrobia) • elementem budulcowym (celuloza) • W organizmach zwierzęcych są: • źródłem energii • elementem budulcowym: • szkielet bezkręgowców i grzybów (chityna) • pełnią funkcję strukturalną u kręgowców (glikozoaminoglikany) 2
Węglowodany - występowanie • Białka + krótkie łańcuchy węglowodanów – glikoproteiny • Białka + długie łańcuchy węglowodanów – proteoglikany • Glikokaliks – struktura zewnątrzkomórkowa: glikoproteiny + proteoglikany + glikolipidy • chroni powierzchnię komórek przed urazami mechanicznymi i chemicznymi • ułatwia przemieszczanie się komórek ruchliwych • zapobiega zlepianiu się komórek i przyklejaniu się do ścian naczynia • pełni rolę we wzajemnym rozpoznawaniu się komórek glikokaliks http://www.sju.edu/biology/CellsPowerPt/chp11/sld030.htm http://education.vetmed.vt.edu/Curriculum/VM8054/Labs/Lab3/Examples/exglyco.htm
Klasyfikacja węglowodanów • Monosacharydy – węglowodany, których nie można rozłożyć na inne składniki cukrowe • Disacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na dwie cząsteczki monosacharydów, np. maltoza, sacharoza • Oligosacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na od 3 do 10 jednostek monosacharydowych, np. maltotrioza • Polisacharydy – podczas hydrolizy rozpadają się na ponad 10 cząsteczek monosacharydów, np. skrobia, glikogen 4
Właściwości fizyczne monosacharydów • substancje bezbarwe, bezwonne • przeważnie odznaczają się słodkim smakiem • bardzo dobrze rozpuszczalne w wodzie • skręcają płaszczyznę światła spolaryzowanego • odczyn obojętny
Monosacharydy - nomenklatura • Monosacharydy zawierające w swej cząsteczce grupę: • aldehydową nazywamy aldozami • ketonową nazywamy ketozami • Nazwę monosacharydu tworzymy dodając do greckiego liczebnika odpowiadającego ilości atomów węgla końcówkę • – oza dla aldoz • – uloza dla ketoz 6
cząsteczki aldehydu glicerynowego są enancjomerami jeżeli związek da się przekształcić do jednego z izomerów aldehydu glicerynowego, to związek ten zaliczamy do szeregu konfiguracyjnego D lub L, w zależności od tego, do którego izomeru przekształcił się przynależność do konfiguracji D lub L nie zależy od kierunku skręcania płaszczyzny światła spolaryzowanego Konfiguracja D i L
Typy izomerii monosacharydów • Izomery konfiguracyjne D i L • Izomeria optyczna • Piranozowe i furazonowe formy pierścieniowe • Anomerya i b • Epimery • Izomery konstytucyjne – aldoza i ketoza 8
Izomery konfiguracyjne D i L Aldehyd L-glicerynowy Aldehyd D-glicerynowy O 1C – H ½ HO – 2C – H ½ 3CH2OH O 1C – H ½ H – 2C – OH ½ 3CH2OH L-glukoza D-glukoza 1CHO ½ HO – 2C – H ½ H – 3C – OH ½ HO – 4C – H ½ HO – 5C – H ½ 6CH2OH 1CHO ½ H – 2C – OH ½ HO – 3C – H ½ H – 4C – OH ½ H – 5C – OH ½ 6CH2OH
Izomery konfiguracyjne L kwas L-iduronowy L-fukoza L-fukozo-1,6-N-acetyloglukozamina 10
Izomeria optyczna monosacharydów • Liczba par enancjomerów uzależniona jest od ilości centrów aktywnych w cząsteczce • (+) i (-) glukoza są parą enacjomerów. Pozostałe izomery są diastereoizomerami (+) glukozy i mają swoje odrębne nazwy. CHO ½ *CHOH ½ *CHOH ½ *CHOH ½ *CHOH ½ CH2OH Dla 4 centr chiralnych liczba enancjomerów i diastereoizomerów wynosi 24=16
Rodzina D-aldoz D-(+)- aldehyd glicerynowy D-(-)-erytroza D-(-)-treoza D-(-)-ryboza D-(-)-arabinoza D-(-)-ksyloza D-(-)-liksoza D-(+)-alloza D-(+)-altroza D-(+)-glukoza D-(+)-mannoza D-(-)-guloza D-(-)-idoza D-(+)-galaktoza D-(+)-taloza Izomery D-(+) glukozy są diastereoizomerami 12
Piranozowe formy pierścieniowe Cyklizacja: • utworzenie wiązania hemiacetalowego między grupą –OH przy węglu piątym a grupą karbonylową pierwszego atomu węgla • utworzenie wiązania hemiketalowego między grupą karbonylową przy drugim atomie węgla i grupą –OH przy węglu szóstym D-glukoza (forma liniowa) a-D-glukopiranoza b-D-glukopiranoza
Furanozowe formy pierścieniowe Cyklizacja: • utworzenie wiązania hemiacetalowego między grupą –OH przy węglu czwartym a grupą karbonylową pierwszego atomu węgla • utworzenie wiązania hemiketalowego między grupą karbonylową przy drugim atomie węgla i grupą –OH przy węglu piątym D-fruktoza a-D-fruktofuranoza 14
Anomeria monosacharydów • Anomer a – izomer, w którym grupa –OH przy anomerycznym atomie węgla znajduje się pod płaszczyzną pierścienia • Anomer b – izomer, w którym grupa –OH przy anomerycznym atomie węgla znajduje się nad płaszczyzna pierścienia obrót węgiel anomeryczny D-(+)-glukoza a- lub b-D-glukopiranoza D-ryboza a- lub b-D-rybofuranoza
Mutarotacja Polega na przechodzeniu jednej formy anomerycznej w drugą. Etapem pośrednim jest forma łańcuchowa monocukru. W roztworach D-glukozy przeważa forma b-D-glukopiranozy. Wszystkie jej grupy –OH przyjmą najbardziej korzystne pod względem energetycznym położenia ekwatorialne a-D-glukopiranoza forma łańcuchowa b-D-glukopiranoza 16
Epimeria monosacharydów Epimery: diastereoizomery różniące się od siebie położeniem jednej grupy –OH • innej niż przy C-1 w aldozach • innej niż przy C-2 w ketozach • innej niż przy ostatnim atomie węgla asymetrycznego Cnaldoza endiol Cn ketoza epimeryczna Cn aldoza Para epimerów glukoza i mannoza
Właściwości chemiczne monosacharydów Właściwości redukujące – do ich występowania konieczna jest wolna grupa aldehydowa lub ketonowa w cząsteczce cukru • Cukry posiadają właściwości redukujące w środowisku alkalicznym, w którym następuje otwarcie pierścienia • W środowisku kwaśnym cukry występują w formie pierścieniowej – brak jest wolnej grupy =CO • Cukry redukujące inne substancje same ulegaja utlenieniu do kwasów, np. glukoza utlenia się do kwasu glukonowego
Właściwości chemiczne monosacharydów • Działanie kwasów na cukry – wszystkie cukry o liczbie atomów większej niż 4 w cząsteczce, ogrzewane z mocnymi kwasami ulegają odwodnieniu i cyklizacji • Wpływ zasad na cukry – w środowisku zasadowym cukry redukujące ulegaja enolizacji • Tworzenie osazonów – cukry z fenylohydrazyną tworzą żółte, nierozpuszczalne w wodzie dihydrazony, zwane osazonami 20
Tworzenie osazonów D-(+)-glukoza wspólny osazon D-(+) mannoza
Właściwości chemiczne monosacharydów • Tworzenie glikozydów – grupa wodorotlenowa przy anomerycznym atomie węgla monosacharydu reaguje z alkoholami tworząc acetale zwane glikozydami • O-glikozydowe i N-glikozydowe • a-glikozydowe i b-glikozydowe HO-CH3 -CH3 22
