43. Моносахариды. Их структура и свойства. Важнейшие представители моносахаридов.
Моносахариды — бесцветные кристаллические вещества, хорошо рстворимые в воде, плохо — в спирте, нерастворимые в эфире. Моносахариды — основной источник энергии в организме человека.
Глюкоза С6Н206 (моноза, гексоза, альдоза, виноградный сахар) — самая распространенная из моноз как в растительном, так и в животном мире. Содержится в свободном виде во всех зеленых частях растений, в семенах, различных фруктах и ягодах. В больших количествах глюкоза содержится в винограде, отсюда происходит ее название — виноградный сахар. Особенно велика биологическая роль глюкозы в образовании полисахаридов — крахмала, целлюлозы, построенных из остатков D-глюкозы. Глюкоза входит в состав тростникового сахара, гликозидов, таннина и других дубильных веществ. Глюкоза хорошо сбраживается дрожжами.
Фруктоза С6Н1206 (моноза, гексоза, кетоза, левулеза, плодовый сахар) содержится во всех зеленых растениях, в нектаре цветов. Особенно ее много в плодах, поэтому ее второе название — плодовый сахар. Фруктоза гораздо слаще других Сахаров. Она входит в состав сахарозы и высокомолекулярных полисахаридов, таких, например, как инулин. Как и глюкоза, фруктоза хорошо сбраживается дрожжами.
44. Вид изомерии моносахаридов.
Многообразие моносахаридов обусловлено проявлением различных видов изомерии. Так, формуле С6Н12О6 только в открытой форме (без учета циклических структур) соответствуют 24 изомера (структурных и пространственных). Например, глюкоза и фруктоза являются структурными изомерами (межклассовая изомерия альдегидов и кетонов). Кроме того, глюкозе в открытой форме соответствуют еще 15 стереоизомеров, а фруктозе – 7. Это связано с наличием в данных молекулах нескольких асимметрических углеродных атомов и различным расположением гидроксигрупп и атомов водорода при этих атомах.
Открытые формы моносахаридов изображают в виде проекций (проекционных формул Фишера), отражающих расположение гидроксигрупп относительно главной углеродной цепи. Например, глюкоза существует в форме двух оптических изомеров, которые можно представить проекционными формулами (асимметрические атомы углерода обычно не изображаются):
Наибольшее распространение в природе имеет D-глюкоза. Этот изомер является практически единственным из большого числа гексоз, который встречается в свободном состоянии и составляет основу важнейших полисахаридов (крахмала, гликогена и целлюлозы).
45. Продукты окисления и восстановление моносахаридов. При восстановлении моносахаридов образуются соответствующие многоатомные спирты, так как восстановлению подвергается альдегидная или кетонная группа.В растениях наиболее часто встречаются сорбит, который образуется при восстановлении глюкозы или фруктозы, маннит — при восстановлении маннозы и рибит — при восстановлении рибозы. Сорбит содержится в ягодах рябины, в соке вишен, слив, яблок и груш. Рибит входит в состав кофермента аэробных дегидрогеназFМN и FAD.Спирты в клетках обязуются в ходе реакций, катализируемых специфическимидегидрогеназами, использующими кофермент NAD+ или NADP+ в качестве донора водорода (электронов).Окисление моносахаридов. Моносахариды легко окисляются, причем в зависимости от условий окисления образуют различные продукты.При слабом окислении в кислой среде окисляется альдегидная группа (гликозидный гидроксил), в результате чего образуются альдоновые кислоты. Из глюкозы в результате реакции образуется глюконовая кислота (глюконат). Эта реакция катализируется ферментом глюкозо-6-фосфат-дегидрогеназой. Водород, удаляемый в виде гидрид- иона (Н) от первого углеродного атома глюкозо-6-фосфата, переносится на никотинамидное кольцо кофермента NADP+.Возникающий при удалении гидрид-иона водорода ион карбония стабилизируется в результате потери протона (Н) из гидроксильной группы при первом углеродном атоме, образуя при этом D-глюконо-δ-лактон-6-фосфат, гидролиз которого происходит спонтанно с образованием D-глюконат-6-фосфата.При наиболее энергичном окислении адьдоз, например концентрированной азотной кислотой, окисляется не толькогликозидныйгидроксил, но и первичная спиртовая группа с образованием двух-основных кислот. Из глюкозы при этом образуется сахарная кислота, из галактозы — слизевая Если у моносахаридов окисляется только первичная спиртовая труппа, то образуются уроновые кислоты.