4. Будова, біологічна роль та застосування крохмалю, його складові.

Поліцукриди (глікани) — вуглеводи, молекули яких містять понад 10 залишків моноцукридів, сполучених між собою гліко­зидними зв'язками. Вони мають вигляд лінійних і розгалуже­них ланцюгів. У складі молекул багатьох поліцукридів є й невуглеводні компоненти. Це стало причиною поділу полі­цукридів на дві підгрупи — гомополіцукриди і гетеропо-ліцукриди.

Гомополіцукриди (від гр. — однаковий) — складні вуглеводи, молекули яких побудовані з великої кількості (від 10 до десятків і сотень тисяч) залишків одного з моноцук­ридів — глюкози, фруктози, галактози, манози, ксилози, арабінози і т. д. Серед гомополіцукридів розрізняють енергетичні (крохмаль, інулін, глікоген) і структурні (клітковина, геміце­люлоза) поліцукриди.

Гетерополіцукриди (від лат. — різний) — складні вуглеводи, молекули яких побудовані із залишків моноцук­ридів (наприклад, глюкози і галактози), їх похідних (глюкозаміну і галактозаміну, глюконової й галактонової кислот) та невуглеводних сполук (сульфатної й ацетатної кислот, мета­нолу тощо), їх поділяють на глікозамінглікани (гіалуронова кислота, хондроїтинсульфатна кислота, гепарин, гепарин-суль­фат, кератан-сульфат, нейрамінова і сіалові кислоти) і гліко-поліцукриди (пектинові речовини, специфічні поліцукриди мікробів, агар-агар, гуміарабік тощо).

Значення поліцукридів велике. Багато з них є цінними поживними речовинами (наприклад, крохмаль та інулін), у тваринному організмі є резервом енергетичних речовин (глі­коген), виконують у рослинному організмі структурні функ­ції (клітковина і геміцелюлоза), використовуються в ме­дицині і ветеринарії як лікарські засоби (гепарин і декстран), є живильним середовищем для мікробів (агар-агар) тощо.

Гідроліз крохмалю в желудочно – кишечном тракте человека :

Ступенчатый гидролиз крахмала до глюкозы под влиянием ферментов слюны, поджелудочной железы и кишечного сока.

_{+H2O; амилаза слюны +H2O; амилаза поджелудочной}

(С₆Н₁₀О₅)_n (С₆Н₁₀О₅)_х

^{Ферменты слюны декстрины (х ‹ n )}

_{+H2O; мальтаза тонк. кишечн.}

С₁₂Н₂₂О₁₁ n C₆H₁₂O₆

Мальтоза глюкоза

5. Структура вуглеводів. (спрс).

Структурно вуглеводи зображають трьома видами формул : Фишера , Колли – Толленса и Хеуорса :

⁄⁄ О Н \ ⁄ ОН

С С --------------

| \ Н | |

Н - С - ОН Н - С - ОН |

| | |

НО - С - Н НО - С - Н О

| ← | | ←

Н - С - ОН → Н - С - ОН | →

| | |

Н - С - ОН Н - С -------------

| |

СН₂ОН СН₂ОН

глюкоза (по Фишеру) α(D +) глюказа (по Колли – Толленсу)

СН₂ОН

5 О

Н | Н

← | |

→ 4 | |1

НО | ОН

| 3 |2

Н ОН

α - D-глюкопираноза ( по Хеуорсу )

Правило написання проекційних формул Фішера :

1. Вуглецевий ланцюг записується вертикально.

2. Вгорі розташовується старша функціональна група (альдегідна або кетонна).

3. Горизонтально - водень і групи, що містять гетероатом.

Моносахариды содержат асимметрические атомы углерода.

Многообразие моносахаридов обусловлено наличием оптической и стереоизомерии.

Стереоизомеры, т.е. принадлежность к D- или L- ряду, определяются ориентацией групп «– Н» и «- ОН» у последнего асимметричного атома углерода . D- изомеры на 90% вращают плоскость поляризованного света вправо (+) , L- изомеры – влево (-) , но 10% составляют исключение.

⁄⁄ О ⁄⁄ О ⁄⁄ О

С \ С \ С \

| Н | Н | Н

Н - С - ОН НО – С - Н Н – С - ОН

| | |

Н - С - ОН Н - С - ОН НО – С - Н

| | |

Н - С* - ОН Н - С* - ОН Н – С* - ОН

| | |

СН₂ОН СН₂ОН СН₂ОН

D (-) рибоза D (-) арабиноза D(+) ксилоза

Кетози утворюють, як і альдози, кільчасті форми. Як приклад розглянемо кільчато-ланцюгову таутомерію фруктози . як і інші моносахариди, фруктоза утворює 4 циклічних форми, що знаходиться в динамічній рівновазі з відкритою формою :

Біологічне значення вуглеводів

Полісахариди

Вуглеводи мають велике біологічне значення: у живленні людини і тварин вуглеводів припадає на частку 60-70 % харчового раціону, а у травоїдних близько 90%. Людина і тварини не в змозі синтезувати вуглеводи: вони отримують їх з продуктами рослинного походження. Рослини синтезують вуглеводи з води і вуглекислого газу, використовуючи енергію сонця.

У добу людині необхідно 450-600 г вуглеводів, причому цю потребу в основному людина покриває за рахунок крохмалю, що міститься в хлібі, картоплі, крупах. У організмі людини в печінці і м'язах з глюкози, що поступила з крові, синтезується глікоген. Запаси його в печінці можуть досягати 150 г, в м'язах - 200 р. Велику роль в травленні має клітковина, хоча вона і не перетравлюється в шлунково-кишковому тракті, але сприяє виділенню ферментів переварювання і створює об'єм пищи.

Вуглеводи в організмі використовуються як енергетичний матеріал (окислюючись, дають енергію у вигляді молекул АТФ), так і як пластичний матеріал (входивши до складу нуклеїнових кислот, мукополісахарідов, складних ліпідов мозку).

Дісахаріди

У їжу людина вживає сахарозу (буряковий, тростинний цукор), лактозу (з молоком).

Біологічне значення моносахаридів

У крові людини міститься в нормі 3,3-5,5 ммоль/л глюкози. Глюкоза може окислюватися в організмі різним шляхом: аеробним шляхом (з доступом кисню), анаеробним шляхом (без доступу кисню), пентозним шляхом. Розпад глюкози аеробним і анаеробним шляхами йде спочатку фосфоролітічеські, так що проміжні продукти розпаду: фосфогексози і фосфотріози (фосфогліцеріновий альдегід і фосфодиокси-ацетон).

При распадде глюкози пентозним шляхом, окрім фосфотріоз і фосфогексоз, утворюються фосфорні ефіри наступних моносахаридів: тетрози - ерітрозо-4-фосфат; пентоз - рібулезо-5-фосфат; рібозо-5-фосфат, ксилулеззо-5-фосфат; гептоз - седогептулезо-7-фосфат.

Пластична роль вуглеводів

Рібоза і дезоксирібіоза входять до складу нуклеїнових кислот, що грають велику роль в біосинтезі білка в організмі і передачі спадкових властивостей.

Глюкоза і галактоза входять до складу ліпідів мозку - гангліозідов. Галактоза - до складу ліпідів нервової тканини (цереброзидів, сульфоліпідов).

Глюкуронова кислота, глюкозамін, галактозамін входять до складу гетерополісахарідов - мукополісахарідов, що грають велику роль у функціях захисту організму від проникнення мікробів (бар'єрна функція).

Функції вуглеводів в організмі людини

Вуглеводи грають дуже важливу роль в життєдіяльності організму. Частка їх участі загалом енергетичному балансі виявляється вельми значною, такою, що перевищує майже в півтора рази частку білків і жирів разом узятих.

Функції вуглеводів в організмі:

1. Енергетична (глюкоза, глікоген)

2. Структурна (хондроїтінсульфати, гіалуронова і інші гетерополісахаріди)

3. Захисна (синтез імунних тіл у відповідь на антигени)

4. Гемостатична (згортання крові: ф. I, II, VIII, IX, XI).

5. Що антизгортає (гепарин) 6. Гомеостатична (підтримка гомеостазу, наприклад водний-електролітного обміну) 7. Опорна (кости, хрящі, хоядроїтінсульфати) 8. Механічна (у складі сполучної тканини) 9. Группоспецифічеськіє речовини еритроцитів крові 10. Осморегуляторная (глюкоза) .

11. Що знешкоджує (парні глюкуронові кислоти).

12. Антіліпідемічеськая (гепарин).

 Біоорганічна хімія

Лекція № 8. Гетероциклічні сполуки

1. Класифікація гетероциклів за розмірами циклу, кількістю та якістю гетероатомів.

2. Пятичленні гетероцикли з одним та двома гетероатомами та їхні похідні.

3. Бензпірол (індол) як складова триптофану та продуктів його перетворення — біологічно активних сполук (триптамін, серотонін) та токсичних речовин (скатол, індол) і продукти їхньою знешкодження.

4. Шестичленні гетероцикли з одним та двома гетероатомами — основа біологічно важливих сполук та нітрогеновмісних основ.

5. Лікарські засоби на основі гетероциклічних сполук.( СПРС).

Самостійна робота №7: Лікарські засоби на основі гетероциклічних

сполук.