Практикум предназначен для студентов 2, 3, 4 курсов технологических специальностей, всех форм обучения. Авторы: Панов Валерий Петрович (стр. 10 из 16)

Можно выделить три основных класса углеводов: моносахариды, дисахариды, полисахариды. Моносахариды или просто сахара содержат одну полигидроксиальдегидную или кетонную единицу. Самым распространенным природным моносахаридом является шестиуглеродный сахарид - D-глюкоза. Олигосахариды представляют короткие цепи из моносахаридных остатков, соединенных посредством гликозидных связей. Из олигосахаридов наиболее распространены в природе дисахариды, а из дисахаридов - сахароза или просто сахар. Полисахариды состоят из длинных цепей, имеющих сотни или тысячи моносахаридных единиц. Некоторые поласахариды встречаются в форме линейных цепей, как например целлюлоза, другие, такие как гликоген, крахмал имеют разветвленные цепи.

8.1. Моносахариды

Существует два семейства моносахаридов, это - альдозы, когда на конце углеродной цепи присутствует карбонильная группа, и кетозы, когда карбонильная группа расположена в ином другом положении. Простейшими моносахаридами являются две трехуглеродные триозы - глицероальдегид и дигидроксиацетон.

альдоза кетоза

Моносахариды с 4,5,6,7 атомами углерода называются соответственно тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы. Альдозы и кетозы каждой из этих цепей называются альдотетрозы и кетотетрозы, альдопентозы и кетопентозы и т.д. Среди альдогексоз, D-глюкоза, и среди кетогексоз, D-фруктоза, - это наиболее распространенные моносахариды.

D-глюкоза D-фруктоза

Две альдопентозы - D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза являются компонентами нуклеотидов и нуклеиновых кислот.

Все моносахариды, за исключением дигидроксиацетона, содержат один или более асимметричный (хиральный) атом углерода и таким образом, они встречаются в оптически активных изомерных формах.

Простейшая альдоза, глицероальдегид, содержит один хиральный центр, и поэтому имеет два различных оптических изомера, или энантиомера.

В общем случае молекула с "n" хиральными центрами имеет 2ⁿ стереоизомеров. Так, альдогексозы с 4 хиральными центрами имеют 2⁴ =16 стереоизомеров.

D-АЛЬДОПЕНТОЗЫ

D-рибоза D-арабиноза D-ксилоза D-ликсоза

D-АЛЬДОГЕКСОЗЫ

D-аллоза D-альтроза D-глюкоза D-манноза

D-гулоза D-идоза D-галактоза D-талоза

D-КЕТОПЕНТОЗЫ

D-рибулоза D-ксилулоза

D-КЕТОГЕКСОЗЫ.

D-псикоза D-фруктоза D-сорбоза D-тагатоза

В действительности, моносахариды с 5 и более атомами углерода обычно встречаются в водном растворе в циклических формах, в которых карбонильная группа образует ковалентную связь с атомом кислорода гидроксильных групп. При образовании циклических структур формируются дополнительно два стереоизомера относительно атома углерода С-1. Циклические формы cахаров с 5 атомами углерода в цикле называются пиранозидами.

a-D-глюкопираноза b -D-глюкопираноза

a- и b-формы D-глюкозы превращаются друг в друга в водном растворе, этот процесс получил название мутаротации. Полуацетальный атом углерода (С-1) называют аномерным атомом углерода.

Кетогексозы также встречаются в форме a- и b-аномерных форм. В этих соединениях гидроксильная группа у С-5 (или С-6) реагирует с кетогруппой у С-2, образуя фуранозный (или пиранозный) цикл, содержащий полукетальную связь.

a-D-фруктофураноза b-D-фруктофураноза.

Шестичленный цикл в пиранозах имеет конформации кресла и ванны. Эти конформации оказывают существенное влияние на пространственные формы полисахаридов и их биологические функции.

8.2. Дисахариды

Дисахариды состоят их двух моносахаридных остатков, соединенных О-гликозидной связью.

1 4

Мальтоза (О-a-D-глюкопиранозил-1-4-b-D-глюкопираноза)

1 4

Лактоза (О-b-D-галактопиранозил-1-4-b-D-глюкопираноза)

Для описания химической структуры олигосахаридов и полисахаридов приняты следующие аббревиатуры моносахаридов:

АРАБИНОЗА….Arа РИБОЗА........................ ....…..Rib

ФРУКТОЗА ......Fru КСИЛОЗА..........................….Xyl

ФУКОЗА ...........Fuc ГЛЮКУРОНОВАЯ К-ТА.….GLcUA

ГАЛАКТОЗА.....Gal ГАЛАКТОЗАМИН...........…..GalN

ГЛЮКОЗА.........Glc ГЛЮКОЗАМИН................….GlcN

МАННОЗА.........Man N-Ацилгалактозамин ........…GalNAc

РАМНОЗА .......Rha N-ацилглюкозамин.............…GlcNAc

8.3. Полисахариды

Гомополисахариды

Линейный полисахарид Разветвленный полисахарид

А А А А А А

А А А

Гетерополасахариды