Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

7 семестр / Углеводы-строение

.pdf
Скачиваний:
5
Добавлен:
02.01.2023
Размер:
689.25 Кб
Скачать

Лекция № 5

Структура и свойства моносахаридов, олигосахаридов и полисахаридов

Общая характеристика углеводов

Углеводы – это природные соединения, имеющие в подавляющем

большинстве состав Cn(H2O)m. Их подразделяют на низкомолекулярные углеводы и продукты их поликонденсации.

Моносахариды – мономеры, из остатков которых состоят углеводы более сложного строения (глюкоза, фруктоза, рибоза, галактоза, манноза и их функциональные производные – аминосахара, дезоксисахара ит.д.).

Олигосахариды – олигомеры, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков (дисахариды – манноза, целлобиоза, лактоза, сахароза).

Полисахариды – полимеры, включающие до нескольких тысяч моносахаридных звеньев (крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин, гиалуроновая кислота).

Биологические функции углеводов

Энергетическая. В таких углеводах, как сахара и крахмал, заключено основное

количество калорий, поступающих с пищей человеком, почти всеми животными и многими бактериями. Центральное место углеводы занимают и в метаболизме зеленых растений и других фотосинтезирующих организмов,

утилизирующих солнечную энергию для синтеза углеводов из CO2 и H2O.

Образующиеся в результате фотосинтеза огромные количества крахмала и

других углеводов играют роль главных источников энергии и углерода для неспособных к фотосинтезу клеток животных, растений и моносахаридов. Крахмал и гликоген используются как временные депо глюкозы.

Структурная. Нерастворимые полимеры углеводов выполняют функции

структурных и опорных элементов в клеточных стенках бактерий и растений, а

также в соединительной ткани и оболочках животных клеток. (Хитин, гиалуроновая кислота, целлюлоза и др.)

Биологическая специфичность клеток. Углеводы других типов служат в качестве смазки в суставах, обеспечивающих слипание клеток и придают

биологическую специфичность поверхности животных клеток (Гиалуроновая

кислота, хондроитинсульфат, антигенные компоненты поверхности клеток и др.).

Моносахариды. Строение

Моносахариды – это полигидроксикарбонильные соединения, в которых

каждый атом углерода (кроме карбонильного) связан с группой ОН. Общая формула моносахаридов – Сn(H2O)n, где n =3-9.

По химическому строению различают:

альдозы – моносахариды, содержащие карбонильную группу в положении 1

- альдегидную группу;

кетозы – моносахариды, содержащие карбонильную группу,как правило, в положении 2.

В зависимости от длины углеродной цепи моносахариды делятся на

триозы, тетрозы, пентозы, гексозы и т.д.

 

CHO

 

CHO

H

C

OH

HO

C

H

 

CH OH

 

CH OH

 

 

2

 

 

2

D-глицеральдегид

L-глицеральдегид

Альдозы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Семейство D -альдоз

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

D-глицеральдегид

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-эритроза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-треоза

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

OH

 

 

 

 

 

 

HO

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

HO

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

HO

H

 

 

 

 

 

 

HO

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D-рибоза

 

 

 

 

 

 

 

D-арабиноза

 

 

 

D-ксилоза

 

 

 

 

 

 

D-ликсоза

 

 

 

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

CHO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

HO

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

OH

HO

 

H

H

 

OH

HO

 

 

 

 

H

H

 

 

 

 

OH

HO

 

H

H

 

HO

 

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

OH

H

 

OH

HO

 

H

HO

 

 

 

 

H

H

 

 

 

 

OH

H

 

OH

HO

 

H

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

 

OH

HO

 

 

 

H

HO

 

 

H

HO

 

 

H

HO

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

H

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

 

OH

H

 

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

OH

H

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

 

 

 

CH2OH

D-аллоза

D-альтроза D-глюкоза

D-манноза

D-гулоза

D-иодоза D-галактоза D-талоза

Энантиомеры, диастереомеры, эпимеры – знать различия!

 

 

 

Кетозы

 

 

 

 

Семейство D-кетоз

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

C=O

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

дигидроксиацетон

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

C=O

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

D-эритрулоза

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

C=O

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

H

OH

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

D-рибулоза

 

 

 

 

CH OH

 

CH OH

 

CH OH

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

 

C=O

 

C=O

 

C=O

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

HO

H

H

OH

H

OH

H

OH

 

CH OH

 

CH OH

 

CH OH

 

 

 

2

 

2

 

2

 

 

D-псикоза

D-фруктоза

D-сорбоза

 

CH OH

 

2

 

C=O

HO

H

H

OH

 

CH OH

 

2

D-ксилулоза

 

CH OH

 

2

 

C=O

HO

H

HO

H

H

OH

 

CH OH

 

2

D-тагатоза

Производные моносахаридов

 

CHO

H

 

 

NH

HO

 

 

2

 

 

H

H

 

 

OH

H

 

 

OH

 

 

 

CH OH

 

 

 

2

D-глюкозамин

 

CHO

H

 

 

NH

HO

 

 

2

 

 

H

HO

 

 

H

H

 

 

OH

 

 

 

CH OH

 

 

 

2

D-галактозамин

 

CHO

 

CH

 

2

H

 

OH

H

 

OH

 

 

CH OH

 

2

2-дезокси-D-рибоза

Цикло-оксо-таутомерия

R

C O + R`OH

H

H

O

H

*

 

C

 

 

 

C

O OH

OH

R

C

OH

H

OR`

 

полуацеталь

полуацетальный

Аномеры, мутаротация

(гликозидный) гидроксил

аномерный атом углерода

циклический полуацеталь

1

HO C H

H

2

OH

O

 

HO

3

H

 

4

 

H

OH

 

 

5

 

H

 

 

 

 

 

6CH2OH

β−D-глюкопираноза

1

 

 

 

 

HO

 

C

 

 

H

O

 

 

 

H

2

 

OH

3

 

 

HO

 

H

 

4

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

5

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

6CH2OH

 

H 1

O

C

 

H 2

OH

HO 3

H

H 4

OH

H 5

OH

6CH2OH

D-глюкоза (линейная форма)

H 1

O

 

C

 

H

2

OH

3

HO

H

4

H

OH

5

H

OH

 

6CH2OH

1

H C OH

H

2

OH

O

 

HO

3

H

 

4

 

H

OH

 

5

 

H

 

 

 

 

 

6CH2OH

α−D-глюкопираноза

1

 

 

 

 

H

 

C

 

 

OH

O

 

 

 

H

2

 

OH

 

3

 

 

HO

 

H

 

4

 

H

 

 

 

 

 

 

 

H

5

 

OH

 

 

 

 

 

 

 

 

6CH2OH

 

β−D-глюкофураноза

D-глюкоза (линейная форма)

α−D-глюкофураноза

Гликозиды

 

 

 

 

 

+

R

OR

 

 

 

R

 

OH

 

 

H

 

 

 

 

 

 

 

C

 

`

+

H O

 

 

C

 

+

R OH

 

H

OR

 

2

 

H

 

OR`

 

`

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

`

 

 

 

полуацеталь

 

 

 

 

ацеталь

 

 

 

 

CH

OH

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

CH OH

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

2

O

 

 

+

 

O OCH

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

CH OH, H

 

 

 

3

 

 

 

 

OH

 

OH

 

3

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

HO

 

 

+

HO

OCH

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

OH

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

OH

D-глюкопираноза

 

 

метил-β−D-глюко-

 

метил-α−D-глюко-

α− и β−аномеры

 

 

 

 

 

пиранозид

 

 

пиранозид

 

 

 

 

 

 

 

CH OH

 

 

 

+

 

CH OH

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

2

O

 

 

 

 

O

 

 

 

H

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

+

H O

 

 

OH

 

OH

+

CH OH

 

 

 

2

 

 

 

 

3

HO

OCH

 

 

 

HO

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

O

X

агликон

 

 

О-гликозиды, N-гликозиды, нуклеозиды

Дисахариды

 

 

 

CH

OH

 

 

 

 

2

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

1

4

 

 

 

HO

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

 

 

 

открытая

CH OH

 

CH OH

 

 

2

 

 

2

 

 

 

O

 

O

 

 

OH

1

4

OH

 

 

HO

 

O

OH

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

OH

 

 

 

α−мальтоза

 

 

CH OH

 

 

 

CH

OH

 

2

 

 

 

2

O

 

O

 

 

 

 

 

OH

1

O

4

OH

OH

свободный гликозидный

 

HO

 

 

 

 

 

гидроксил

OH

 

 

 

 

OH

 

β−1,4−гликозидная связь

 

CH OH

 

2

 

OH

OH

CHO

 

OH

 

форма

 

CH OH

 

CH

OH

2

O

 

2

O OH

 

 

 

OH

1

4

OH

 

HO

 

O

 

 

 

 

 

 

 

OH

 

 

OH

 

β−мальтоза

 

CH OH

 

 

CH OH

 

 

2

 

 

 

2

 

 

HO

O

 

 

O

 

 

OH

1

O

4

OH

OH

свободный гликозидный

 

 

 

 

 

 

 

гидроксил

 

OH

 

 

OH

 

 

β−1,4−гликозидная связь

 

 

β−D-глюкопиранозил -1,4- α (или β)−D-глюкопираноза ( α (или β)−целлобиоза)

β−D-галакопиранозил -1,4-

α (или β)−D-глюкопираноза ( α (или β)−лактоза

Восстанавливающие

Невосстанавливающие

CH2OHO

OH 1 α−конфигурация

HO

HO O 1,2-гликозидная связь

HOH2C O

 

β−конфигурация

HO

2

 

 

 

CH2OH

OH 1

α−D-глюкопиранозил-1,2- β−D-фруктофуранозид

сахароза