2 курс / Биохимия / Книжки и сборники / Biokhimia_dlya_chaynikov
.pdf
численных исследованиях по восстановлению сахаров применяют реактив Фелинга или Бенедикта. Такие тесты проводятся для опреде- ления содержания глюкозы в моче у больных диабетом (см. глава 3).
Производные моносахаридов
Разнообразные производные моносахаридов образуются в результате изме- нения одной или большего количества функциональных групп. Давайте иссле- дуем некоторые из таких производных, используя в качестве базового моно- сахарида D-рибозу. Структуры двух форм D-рибозы представлены на рис. 7.9.
н \с
сн2 |
он |
он |
Н |
|
|
н |
н |
|
|
с |
;с |
'О |
с |
Н |
|
|
с |
||
|
он |
1 |
Н |
|
|
он |
|
||
сОН
с— он
сОН
СН2 ОН
Рис. 7.9. Два варианта структуры D- рибозы
Восстановление карбонильной группы до спирта приводит к восстановле-
нию сахара ( многоатомный спирт). Восстановление D-рибозы вызывает обра-
зование рибитола (рис. 7.10).
н
н с он
н с он
н с он
Н с ОН
СН2 ОН
Рис. 7.10. D- рибитол
ГЛАВА 7 Очень вкусно: углеводы 1Д1
Моносахарид также можно окислить до карбоновой кислоты. Два наиболее
примечательных варианта такойреакции — это окисление альдегида (альдозы)
до алъдоновой кислоты и окисление спирта у атома углерода с наибольшим
номером до уроновой кислоты. В случае с D-рибозой возможно образование
D-рибоновой кислоты (рис. 7.11) или D-рибоуроновой кислоты (рис. 7.12).
ОЧ |
ОН |
н\ с |
° |
С |
|
|
^ |
н |
— |
с |
— |
он |
Н |
с |
ОН |
н |
— |
с |
— |
он |
Н |
с |
он |
н—с —он |
н—j—он |
||||||
|
|
СН2ОН |
|
соон |
|
||
Рис.7.11.D-рибоновоя или |
Рис.7.12.D-рибоуроновая |
||||||
альдоновая кислота |
или уроновая кислота |
||||||
Моносахариды, подобно всем спиртам, могут вступать в реакцию с кис-
лотами с образованием сложных эфиров. Биологически важной оказывается
реакция с фосфорной кислотой (с образованием сахарофосфата). В реакцию
может вступать любая из спиртовых групп.На рис. 7.13 приведена структу-
ра Б-рибоза-1-фосфата. (1 указывает на присоединение фосфатной группы к атому Cj).
|
|
о |
СН2ОН |
о |
он |
V |
о г |
|
с\с |
с/с |
он |
н |
н |
|
он |
он |
|
Рис.7.13.D-рибоза- !-фосфат
Наиболее распространенные моносахариды
Глюкоза, сахар крови, известна под названием декстроза. Ее аномерный
углерод — это часть полуацеталя, а пиранозная структура называется глюко-
пиранозой.
1Д2 ЧАСТЬ 3 Углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие...
СН2ОН |
|
он |
СН2ОН |
|
он |
|
с |
н1^-0 |
н с |
I |
о |
г |
|
|
S |
с |
/ |
с |
|
с |
|
с |
|
\с |
|
с / |
|
н I |
I |
н |
н |
|
н |
|
|
он |
он |
он |
|
|
|
|
Рибоза |
|
Дезоксирибоза |
|||
Рис. 7.15. Стрелками показано расположение спиртовых групп, обеспечивающих образование /3-аномеров
Сахара объединяются:олигосахариды
Присоединение двух или большего количества моносахаридов приводит к образованию олигосахаридов, включающих от двух до десяти моносахаридов,
или полисахарида — полимера из множества моносахаридных единиц. Вме- сте моносахариды удерживают гликозидные связи — одна или большее коли- чество. Самыми простыми и распространенными олигосахаридами являются дисахариды.
Все просто: дисахариды
Дисахариды — это олигосахариды, состоящие из двух моносахаридных
единиц. Хорошо известный дисахарид (и, безусловно, самый вкусный) — это
сахароза, которую вы знаете как столовый или тростниковый сахар. Каждая
молекула такого сахара представляет собой комбинацию, состоящую из мо-
лекулы глюкозы и молекулы фруктозы. Существуют и другие важные для
биохимии дисахариды. Среди них мальтоза (солодовый сахар) и целлобио-
за — в каждом из них по две молекулы глюкозы. Чтобы проиллюстрировать
характерные черты дисахаридов и частично других олиго- и полисахаридов, рассмотрим мальтозу, имеющую предельно простую структуру, которая пока- зана на рис. 7.16.
Атом кислорода, соединяющий два глюкозных кольца молекулы мальтозы на рис. 7.16, представляет гликозидную связь — а (1^1)-связь. Греческая буква
а обозначает аномерическую форму кольцевой структуры слева. Если вместо нее использовать p-D-глюкозу, то будет получена целлобиоза (рис. 7.17). Циф- ровой диапазон 1-4 указывает на то, что атом С{ левого кольца связывается с
атомом С4 правого кольца. Потеря молекулы воды сопровождается образовани-
ем связи, которая замыкает левое кольцо так, что мутаротация становится не- возможной. Замкнутое кольцо представляет невосстанавливаемый сахар. При этом для кольца справа мутаротация по-прежнему возможна.
144 ЧАСТЬ 3 Углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие...
|
сн,он |
|
|
|
СН2ОН |
|
|
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
о |
|
|
|
н |
н |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
с |
|
с |
|
|
|
|
|
с |
|
|
н |
о |
|
он |
|
|
} |
|
|
|
|
с |
|
|
с |
|
|
с |
|
|
|
н |
он |
|
|
н |
|
1 |
он |
||
Рис. 7.16. Структура мальтозы, основанная на а |
( |
4 |
) |
связи |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
- |
|
|
|
|
|
сн2он |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
о |
|
|
|
||
|
СН2 |
ОН |
н |
н |
|
|
|
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
с |
о |
с |
|
|
|
|
|
|
с |
|
|
он |
|
н |
|
|
|
|||
н |
н |
|
с |
|
|
|
он |
|||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
с |
|
с |
|
|
|
||
с |
|
|
с |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
он |
он |
н |
н |
н |
|
он |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
сс
нон
Рис.7.17. Целлобиоза с /3 ( 1-4)-связью
Сахароза — это дисахарид, подобный мальтозе. Он образуется, когда
D-глюкоза связывается с D-фруктозой посредством а (1-2)-связи. В таком слу- чае оба кольца замыкаются так, что мутаротация не возникает ни в одном из них. Образование сахарозы показано на рис. 7.18.
ГЛАВА 7 Очень вкусно: углеводы 1Д5
СН2ОН
|
,С - |
о |
|
но— сн2 |
|
|
|
|
|
он |
|
н |
|
|
н |
|
|
•о |
|
|
|||
н |
|
|
|
н |
|
^он |
I |
||||
|
|
|
Л |
|
|
|
Г' |
||||
|
|
|
|
|
1 1 |
_ |
V I1* |
|
|||
с |
|
|
с |
|
\| |
|
|
||||
он он |
н |
L |
!н |
V |
|
|
ИV сн2-он |
||||
|
с |
с |
|
|
|
он |
|
|
н |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
P-D-фруктоза
нон
a-D-глюкоза
|
1 1 |
|
|
СН2ОН |
|
|
с |
о |
н |
н |
н |
|
|
|
с |
|
с |
он |
он |
н |
|
|
|
|
с |
с |
нон
но— сн2 |
|
о |
|
|
|
|
|
\I _он^, |
|||
IН |
| |
|
| |
|
|
* |
|
|
|
иСН2-ОН |
|
|
ОН |
|
н |
Сахароза
Рис 7.18.Структура сахарозы,образованной в результате соединения a-D-глюкозы с /3-D-фруктозой с помощью а (1-2) связи
1Д6 ЧАСТЬ 3 Углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие...
бактерии в своем пищеварительном тракте), могут переваривать и усваивать целлюлозу, извлекая из нее энергию. Целлюлоза — это одно из самых распро-
страненных биохимических соединений на планете.
Соединительная ткань: кислые полисахариды
Больше всего полисахаридов организму нужно для формирования соедини-
тельной ткани — соединений, которые удерживают части организма вместе.
К ней относятся сухожилия, связки и коллаген (да-да, тот самый, инъекция-
ми которого увеличивают губы). Кислые полисахариды играют важную роль в структуре и функциях соединительной ткани. Повторяющиеся остатки этих
производных полисахаридов — это дисахариды. Одним из компонентов дис- ахарида выступает cmunocaxap (в котором аминогруппа замещает спиртовую группу). У одной или большего количества составляющих дисахаридного остатка есть отрицательно заряженная группа (как сульфатная, так и карбок-
сильная). Примерами являются гиалуроновая кислота и гепарин. Повторяющи- еся структуры этих двух веществ изображены на рис. 7.19.
СОО" |
сн он |
|
, |
||
|
н |
с |
|
|
оон |
с |
|
O |
|
|
|
|
|
'wv/' |
||||
с |
н |
н |
с |
н |
н |
с |
||
он |
|
с |
|
|||||
|
с |
с |
н |
|
он |
с |
с |
н |
|
н |
он |
|
|
|
н |
NHCOCH3 |
|
|
|
|
Гиалуроновая кислота |
|
|
|||
|
н |
|
|
|
|
CH2OSO3 |
|
|
Н |
с- |
о |
|
Н |
|
с |
о |
н |
с |
- |
|
|
с |
|
н |
|
сI |
СОО |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
| |
ОИ |
н |
|
|
|
ОН |
но v |
он |
|
CH2-0'w' |
|||
'АЛ/ СНз |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
н |
OSO3 |
|
|
|
н |
NHSO3 |
|
Гепарин
Рис.7.19.Повторяющиеся дисахариды в структурах гиалуроновой
кислоты и гепарина
1Д8 ЧАСТЬ 3 Углеводы, жиры, нуклеиновые кислоты и другие...
