В водных растворах (глюкоза и фруктоза) существуют в трех взаимопревращающихся формах, две из которых циклические, что объясняется таутомерией моносахаридов в растворах

Моно- и олигосахариды

Моносахариды можно рассматривать как производные многоатомных спиртов. При окислении простейшего из них — глицерина — получаются про­стейшие моносахариды — триозы.

Моносахариды с 4 углеродными атомами называются тетрозами, с 5 — пентозами, с 6 — гексозами, с 7 — гептозами.

В природе наиболее обычны гексозы (глюкоза, фруктоза).

Моносахариды содержат либо альдегидную группу — альдозы, либо кетонную — кетозы.

Наличие в моносахаридах асимметричных атомов приводит к существо­ванию различных их стереоизомеров.

В водных растворах (глюкоза и фруктоза) существуют в трех взаимопревращающихся формах, две из которых циклические, что объясняется таутомерией моносахаридов в растворах.

Альфа-D(+)-глюкоза D(+)-глюкоза бета -D(+)-глюкоза

ТРИ ФОРМЫ ГЛЮКОЗЫ

Превращение линейных молекул моносахаридов в циклическиеидет собразованием кислородного "мостика".

У глюкозы он появляется между C1 и С5, у фруктозы — между С1 и С6.

Образование кислородного мостика происходит за счет карбонильных и спиртовых групп (у альдоз за счет альдегидной, у кетоз — за счет кетонной группы) и спиртовых групп. Это объясняется, в частности, наличием двух форм D-глюкозы, имеющих разное удельное вращение

альфа-D-(-)фруктоза D-(-)фруктоза бета-D-(-)фруктоза

ТРИ ФОРМЫ ФРУКТОЗЫ

Циклические формы моносахаридов в основе своей структуры имеют пирановое кольцо, поэтому приведенные формы глюкозы можно называть α-D-глюкопиранозой и β-D-глюкопиранозой.

Особенно рельефное различие между разными формами моносахарида видно, если их изображать не в виде плоскостных формул Толленса, а в виде перспективных формул Хэуордса:

α-D-глюкопираноза β-D-глюкопираноза

Из формул глюкозы, изображенных по Хэуордсу, видно, что у a-формы

гидроксил при С₁ находится перед циклом, в то время как у b-формы -- за

циклом, а впереди — атом водорода.

Моносахариды могут иметь кислородный мостик не между С₁ и С₅, a между

Сl и С4. В этом случае они становятся производными фурана.

α-D-глюкофураноза β- D-глюкофураноза

В водном растворе - моносахарид находится одновременно во всех своих формах.

Характерное свойство восстанавливать фелингову жидкость, присущее карбонильным группам (альдегидной и кетонной), сохраняется и в том cлучае, если они преобразовались в полуацеталь.

Поэтому все сахара, если у них гликозидный гидроксил свободен, способны восстанавливать фелингову жидкость.

В зависимости от того, какая форма моносахаридов участвует в образовании гликозидов, различают альфа- и бета- гликозиды.

Роль углеводов

Значение углеводов для растений исключительно велико.

По физиологической роли углеводы можно разделить на три группы:

1) метаболиты -

- моносахариды и олигосахариды, принимающий участие в биохимических процессах растительного организма. И служащие исходными веществами для вторичного синтеза;

- простейшие моносахариды-триозы - глицериновый альдегид и диоксиацетон – роль в обмене веществ живой клетки.

- тетрозы - промежуточным продуктом фотосинтеза.

- пентоза- ксилоза и арабиноза встречаются в растениях как в свободном, так и (главным образом) в виде высокомолекулярных полисахаридов - пентазанов.

Особое место занимает пентоза- рибоза, которая в фуранозной форме входит в состав нуклеиновых кислот клеточного ядра.

широко распространены в растениях гексозы - глюкоза, фруктоза, рамноза, галактоза, манноза, сорбоза.

Ближайшими к моносахаридам химическими соединениями являются соответствующие им многоатомные спирты ( например, сорбит), из которого моносахариды образуются, а также уроновые кислоты, в которые они переходят при окислении (например, глюкуроновая кислота). И спирты, и к лоты, соответствующие определенным моносахаридам, также содержатся растениях.

2) запасные вещества — некоторые группы полисахаридов (главным образом крахмал, инулин) и в отдельных случаях моно- и дисахариды, олигосахариды;

Чрезвычайно распространенным дисахаридом в растениях, в том числе и лекарственных, является сахароза.

Она встречается во всех частях растения, порой накапливается в весьма больших количествах (сахароносные растения — сахарный тростник, сахарная свекла). Сахароза образована глюкопиранозой и - фруктофуранозой за счет обоих своих гликозидных гидроксилов.

Она не восстанавливает Фелингову жидкость, поскольку в ее молекуле не осталось свободного гликозидного гидроксила.

структурные, или скелетные, вещества, в основном клетчатка — главный материал для растительной клетки; из нее состоит клеточная оболочка.

ПОЛИСАХАРИДЫ

Полисахариды (полиозы) - природные полимерные высокомолекулярные углеводы, в состав которых входят различные моносахариды (монозы) или олигосахариды, соединенные О-гликозидными связями и образуют линейные или разветвленные цепи.

Молекулярная масса колеблется от нескольких тысяч до нескольких миллионов.

В состав полисахаридов входят около 20 моносахаридов:

Гексозы – глюкоза, галактоза, фруктоза;

Пентозы – ксилоза, арабиноза;

Уроновые кислоты – глюкуроновая, маннуровая.

Моносахариды входят в состав гомогликозидов в пиранозной, реже – в фуранозной форме. Гликозидная связь образуется за счет полуацетального гидроксила одного моносахарида и водорода одной из спиртовых групп другого моносахарида. Присоединение их идет по связи 1-4, 1-6, 1-3 в зависимости от положения спиртового гидроксила, который участвует в образовании связи. Полисахариды могут образовывать линейные или разветвленные цепи.

Гидроксильные группы могут быть метилированы, этерифицированы уксусной, азотной, серной кислотами, могут быть замещены металлами – Mg, Ca.

Отдельные группы гомогликозидов имеют тривиальные названия – крахмал, целлюлоза, слизи. По химической номенклатуре дают название по сахару: глюкан, галактан, галактоманнан.

Полисахариды чаще встречаются в виде - клетчатки, пектиновых веществ, крахмала, слизи, камеди.

Полисахариды в виде клетчатки, крахмала, пектинов преобладают

в овощах, фруктах, зерне, муке, хлебе и составляют углеводную основу пищи и кормов.

Полисахариды играют существенную роль в обмене веществ у растений и животных, они важны для питания человека икроме того, широко используются во многих областях хозяйства, в том числе и в фармации.

Потребность в этих продуктах огромная. Зерно на 50% состоит из клетчатки. На переработке клетчатки основаны текстильная и бумажная промышленности.

Микробиологическим путем из целлюлозы получают спирты, кислоты, сахара. Вата, марля и бинты - почти чистая клетчатка волокон хлопка. В медицине используются обволакивающие свойcтва крахмала, камедей и слизей.

Поиск по сайту: