- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Понятие об углеводах и их классификация
- •3.2. Моносахариды
- •Оптические свойства моносахаридов
- •Структура моносахаридов
- •3.3. Химические свойства моносахаридов Реакции с участием карбонильной группы
- •Реакции с участием гидроксильных групп
- •3.4. Сложные углеводы
- •Олигосахариды
- •Полисахариды
- •Гомополисахариды
- •Гетерополисахариды
- •3.5. Биологические функции углеводов
- •Глава 4. Нуклеиновые кислоты
- •4.1. Общая характеристика нуклеиновых кислот
- •4.2. Химический состав и строение нуклеиновых кислот
- •4.3. Уровни структурной организации нуклеиновых кислот
- •Первичная структура нуклеиновых кислот
- •Вторичная структура днк
- •Вторичная структура рнк
- •Третичная структура рнк и днк
Оптические свойства моносахаридов
Все моносахариды, кроме диоксиацетона, содержат один или более асимметрических атомов углерода С. В связи с этим моносахариды могут существовать в виде различных стереоизомеров (или оптических изомеров). Общее число стереоизомеров для любого моносахарида определяется по формуле: N = 2n, N - число стереоизомеров, а n - число асимметрических атомов углерода. Например:
|
|
|
|
N=4 |
N=16 |
N=8 |
|
|
|
|
Принадлежность моносахарида к D- или L-ряду определяется расположением атома водорода и гидроксила у последнего асимметрического атома углерода по сравнению с их расположением у D- и L-глицеринового альдегида. Тот изомер, у которого при проекции на плоскость ОН-группа у асимметрического атома углерода расположена с правой стороны, принято считать D - глицеральдегидом, а зеркальное отражение - L-глицеральдегидом:
|
|
D-глицериновый альдегид |
L-глицериновый альдегид |
|
|
D-ряд |
L-ряд |
Зеркально построенные формы моносахаридов называют оптическими антиподами, а их эквимолярные смеси - рацематами. Каждый оптический изомер имеет свое название и свои особенности свойств. Ниже приведены формулы оптических изомеров гексоальдоз D-ряда:
|
|
|
|
|||||
D-аллоза |
D-альтроза |
D-глюкоза |
D-манноза |
|||||
|
|
|
|
|||||
D-гулоза |
D-идоза |
D-галактоза |
D-талоза |
|||||
|
|
|
|
Стереоизомеры, отличающиеся пространственным расположением водорода и ОН групп у соседнего с альдегидной группой углеродного атома, называют эпимерами. Из приведенных примеров эпимерами являются аллоза и альтроза, глюкоза и манноза, гулоза и идоза, галактоза и талоза.
Кетозы также способны к стереоизомерии. Наиболее известные из кетоз D-рибулоза (1), D-фруктоза (2), D-седогептулоза (3):
|
|
|
||
1) |
2) |
3) |
||
|
|
|
Для перехода от моносахарида D-ряда к L-ряду нужно изменить конфигурацию всех асимметрических атомов углерода на противоположную. Почему важно знать оптические свойства углеводов и аминокислот? Организм человека усваивает только L-аминокислоты и D-глюкозу и не может усваивать D-аминокислоты и L-глюкозу. В мышечных тканях содержится D-молочная кислота, а в кислом молоке в результате деятельности микроорганизмов образуется L-молочная кислота.
Природные гексозы: глюкоза, фруктоза, манноза и галактоза - принадлежат, как правило, к соединениям D-ряда. Живые клетки усваивают из смеси изомеров необходимый им изомер даже в том случае, когда разделение изомеров какими-либо физическими и химическими методами практически невозможно.