Modulul II Lecția „Mono-, di- și polizaharide biologic active. Heteropolizaharide

Carbohidrați. Mono-, di- și polizaharide, reacțiile lor caracteristice.

Carbohidrații sunt compuși naturali care au majoritatea covârșitoareCn(H2O)m . Ele sunt împărțite în carbohidrați cu greutate moleculară mică și produsele lor de policondensare.

Monozaharide– monomeri, ale căror reziduuri alcătuiesc carbohidrații cu o structură mai complexă.

Oligozaharide - oligomeri care conţin de la 2 până la 10 resturi de monozaharide.

polizaharide -polimeri care conțin până la câteva mii de unități de monozaharide.

Monozaharide .

Structură și clasificare .

Monozaharidele sunt polihidroxicarbonil compuși în care fiecare atom de carbon (cu excepția carbonilului) este legat de o grupare OH. Formula generală a monozaharidelor este C n(H20) n, unde n = 3-9.

De structura chimica distinge:

- aldoze – monozaharide care conțin o grupare aldehidă;

- cetoza – monozaharide care conțin o grupare cetonă (de obicei la poziția 2).

În funcție de lungimea lanțului de carbon, monozaharidele sunt împărțite în trioze , tetroze, pentoze, hexoze etc. De obicei, monozaharidele sunt clasificate luând în considerare două dintre aceste caracteristici simultan, de exemplu:

Derivați de monozaharide care conțin o grupare amino ( zahăr amino ), grupare carboxil ( sialic acizi, acid ascorbic), precum și un atom de H în loc de una sau mai multe grupări OH ( deoxizaharuri ).

Stereoizomerie .

Toate monozaharidele (cu excepția dihidroxiacetonă) conțin atomi de carbon chirali și au stereoizomeri. Cea mai simplă aldoză, gliceraldehidă, conține un atom de C chiral și există sub forma a doi izomeri optici - D și L:

Pe măsură ce lungimea lanțului crește, numărul de stereoizomeri din aldohexoze crește. În funcție de numărul de centri chirali, sunt 4 stereoizomeric aldotetroze, 8 aldopentoze, 16 aldohexoze etc. În funcție de configurația atomului de C chiral cel mai îndepărtat de grupa carbonil, toate monozaharidele sunt împărțite în două serii stereochimice - D-monozaharide și L-monozaharide:

Marea majoritate a monozaharidelor naturale îi aparțin Rândul D.

Strămoșul serialului D- aldoza este D -gliceraldehida. Odihnă D- aldozele pot fi construite pe bază D -gliceraldehidă prin inserarea secvenţială a unui fragment CHOH imediat după gruparea carbonil. Stereoizomer aldozele au denumiri banale.

Să lămurim stereoizomeric relații la rând D- aldoză Între altele D- aldoze cu același număr de atomi de carbon ( D -aldotetroza, D -aldopentoze, D -aldohexoze etc.) sunt diastereomeri. Printre ei se numără tip special diastereomeri, care se numesc epimeri .

Epimeri- Aceștia sunt diastereomeri care diferă în configurația unui singur centru chiral.

De exemplu, D-riboză și D -arabinoza sunt epimeri deoarece diferă doar prin configurația atomului de carbon chiral din poziția 2. D -glucoza are mai multi epimeri: D- manoză la C-2, D- alose conform C-3, D -galactoza la C-4, L- iodoza conform C-5.

Fiecare din D - aldoza are un enantiomer înrudit cu L -o serie care poate fi construită similar Seria D bazată pe L -gliceraldehidă. Enantiomer D -glucoza este L-glucoza, D- manoza - L- manoza etc.

Rândul D - cetoza poate fi construită pe baza celei mai simple cetoze - dihidroxiacetonă. Denumirile cetozelor se formează din denumirile aldozelor corespunzătoare prin introducerea sufixului „ul”. Pentru unele cetoze au fost stabilite denumiri banale.

Dihidroxiacetonănu conține un atom de C chiral și nu are stereoizomeri. Cetozele rămase sunt compuși chirali.

Hexozele sunt răspândite în natură ( D-glucoza, D-galactoza, D- manoza, D -fructoză) și pentoză ( D-riboză, D-xiloză, D-arabinoză).Dintre derivații de monozaharide, zaharurile amino sunt cele mai comune D- glucozamină și D -galactozamina si deoxizahar 2-deoxi- D-riboză.

Tautomerie ciclo-oxo .

Se știe că aldehidele sunt capabile să adauge alcooli pentru a forma hemiacetali:

Carbonilși grupările hidroxil ale monozaharidelor interacționează intramolecular pentru a forma un hemiacetal ciclic:

În acest caz, apare un nou centru chiral - fostul carbonil și acum anomeric atom de carbon. Cele mai stabile sunt hemiacetalele ciclice care conțin un cu șase membri ( piranoza) sau cu cinci membri ( furanoza) cicluri. Ele sunt formate prin interacțiunea unei grupări aldehide cu o grupare hidroxil în poziția 5 sau, respectiv, 4 a unei monozaharide. Figura prezintă o diagramă a formării formelor ciclice D-glucoza:

Apariția unui nou centru chiral duce la apariția a 2 stereoizomeri pentru fiecare dintre formele ciclice -o- Și b- anomeri .

Anomerii- Aceștia sunt epimeri care diferă în configurația atomului de carbon anomeric.

U o- anomerconfigurația centrului anomeric coincide cu configurația atomului chiral terminal C, yb-numărul este invers.

Formele ciclice de monozaharide sunt descrise folosind formule Haworth. Molecula este reprezentată ca un ciclu plat perpendicular pe planul desenului. Substituenții din stânga în formula Fischer sunt plasați deasupra planului inelului, iar în dreapta - sub plan. Pentru a determina poziția grupării CH2OH în formula Fischer, se fac mai întâi două rearanjamente.

În stare cristalină, monozaharidele sunt în una dintre formele ciclice. La dizolvare, se formează un amestec de echilibru de forme liniare și ciclice. Conținutul lor relativ este determinat de stabilitatea termodinamică. Ciclice, în special formele piranoze, sunt energetic mai favorabile pentru majoritatea monozaharidelor. De exemplu, în soluție D -predomină glucozab-D -glucopiranoza:

Se numește existența unui echilibru între formele liniare și ciclice ale monozaharidelor ciclo-oxo-tautomerism .

Dizolvarea monozaharidei cristaline este însoțită de o transformare tautomerică treptată, care se încheie cu stabilirea echilibrului tautomeric. Fiecare formă tautomeră este activă optic și are propria sa valoare specifică de rotație. Prin urmare, transformarea tautomeră poate fi monitorizată prin modificări ale rotației specifice a soluției, care se încheie cu stabilirea echilibrului. Se numește fenomenul de modificare a rotației specifice a unei soluții de monozaharidă proaspăt preparată mutarotație. Fenomenul de mutarotație este una dintre dovezile existenței ciclo-oxo-tautomerismîn monozaharide.

Conformațional structura .

Baza structurii formelor piranoze de monozaharide este tetrahidropiran , pentru care sunt posibile două conformații de scaun inegale energetic.

1 C 4 4 C 1

Conformația cu cel mai mic număr de substituenți voluminosi în poziție axială este mai stabilă. Pentru majoritatea D- aldohexoza este o conformaţie 4 C 1 în care grupul CH2OH ocupă o poziţie ecuatorială.

Să luăm în considerare conformațional structurab-D -glucopiranoza. Mai benefic pentru această formă D -glucoza este o conformatie 4 C 1, in care toti substituentii sunt in pozitie ecuatoriala.

U o- anomer hidroxilul glicozidic din această conformaţie va ocupa o poziţie axială. Prin urmare, într-un amestec de echilibru de tautomeri D -predomină glucozab- anomer.

b-D -glucopiranoza este singura D -hexoza cu toti substituentii in pozitie ecuatoriala. Ca o consecință a acestui fapt, D -glucoza este cea mai comună monozaharidă în natură. Din toata familia D- aldohexozele apar în natură doar ca epimeri D-glucoza – D-galactoza si D- manoză, în care numărul de substituenți care ocupă o poziție axială este minim.

Pentru stabilitate relativăo- Și b- formele de monozaharide, pe lângă factorii spațiali, influențează dipol-dipol interacțiuni. De exemplu, când se înlocuiește într-o moleculă D -glucopiranoza hemiacetal hidroxil la o grupare alcoxi devine mai avantajoasăo- anomericforma în care grupul SAU ocupa o pozitie axiala. Tendința grupărilor polare de la atomul de carbon anomeric din inelul de piranoză de a ocupa o poziție axială se numește anomeric efect. O posibilă explicație pentru efectul anomeric este cea nefavorabilă dipol-dipol interacțiunea dintre dipolul atomului de oxigen al ciclului (ținând cont de orientarea perechilor sale de electroni liberi) și dipol exociclic conexiuni C- X, care sunt în b- anomerparalel, drept urmare respingerea dintre ele este mai puternică decât îno-anomer.

Mărimea efectului anomeric depinde de natura solventului. De exemplu, solvatarea grupării OH în soluții apoase duce la o slăbire a efectului anomeric al monozaharidelor libere.

Proprietăți chimice .

Proprietățile chimice ale monozaharidelor sunt determinate de prezența unei grupări carbonil (în formă aciclică), hemiacetal grupări hidroxil (în forme ciclice) și alcool OH.

Recuperare .

Când gruparea carbonil a aldozelor este redusă, se formează alcooli polihidroxilici - glicite .

În condiții de laborator pentru recuperarecformare utilizare NaBH 4 . Hidrogenarea catalitică este utilizată în industrie. Așa se obțin înlocuitorii de zahăr: din D -glucoza - sorbitol ( D- glucit), din D -xiloza – xilitol.

Reducerea aldozelor are ca rezultat „egalizarea” grupelor funcționale la capetele lanțului. Ca urmare, din unele aldoze (eritroză, riboză, xiloză, aloză, galactoză) optic inactive compuși mezo, De exemplu:

Diferit Când sunt reduse, aldozele pot da același alcool.

Această relație configurațională dintre glicite a fost utilizată pentru a stabili configurația stereochimică a monozaharidelor.

Când cetozele sunt reduse din grupa carbonil, apare un nou centru chiral și se formează un amestec de cantități inegale. diastereomeric alcooli (epimeri C-2).

Această reacție demonstrează că D-fructoză, D-glucoză și D- manoza are configurații identice ale centrilor chirali C-2, C-3 și C-4.

Oxidare .

Datorită acestuia multifuncţionalitate Aldozele sunt oxidate diferit atunci când sunt expuse la diferiți agenți oxidanți. În acest caz, gruparea carbonil, ambele capete ale lanțului de carbon pot fi oxidate sau legătura C-C poate fi scindată.

chitanta gliconic acizi .

În timpul oxidării ușoare a aldozelor, de exemplu, sub acțiunea apei de brom, este afectată doar gruparea carbonil și formarea gliconic acizi, care formează foarte ușor lactone cu cinci și șase membri.

Cetozeîn aceste condiţii nu se oxidează şi pot fi astfel izolate din amestecuri cu aldoze.

AldozăŞi cetozele dau reacții caracteristice numai compușilor care conțin o grupă aldehidă: reduc cationii metalici în mediu alcalin Ag + (Ag (NH3)2OH – Reactiv Tolens) Și Cu 2+ (complex Cu 2+ cu ion tartrat - reactivul lui Fehling). În acest caz, acizii gliconici se formează în cantități mici, deoarece degradarea scheletului de carbon al monozaharidelor are loc într-un mediu alcalin.

Aldosa + Ag( N.H. 3 ) 2 + ® gliconic acid +Ag¯

Aldosa + Cu 2+ ® acid gliconic + Cu 2 O¯ + produse de oxidare distructivă

Se numesc zaharuri capabile să reducă reactivii lui Tholens și Fehling restauratoare. Cetozele prezintă proprietăți reducătoare datorită izomerizării într-un mediu alcalin în aldoze, care interacționează în continuare cu agentul de oxidare. Procesul de conversie a cetozei în aldoză are loc prin enolizare. Enolul format din cetoză îi este comun și 2 aldoze (epimeri C-2). Astfel, într-o soluție ușor alcalină în echilibru cu D -fructoza contine enediol, D-glucoza si D- manoză

Interconversiile într-o soluție alcalină între aldoze, epimeri la C-2, se numesc epimerizare.

Prepararea acizilor glicaric.

Când sunt expuse la acid azotic diluat, ambele capete ale scheletului de carbon sunt oxidate aldozăși sunt formate glicarati acizi.

Când se formează acizi glicaric, ca și în cazul glicitelor, grupările funcționale de la capetele lanțului sunt „egalizate” și se formează unele aldoze. compuși mezo.

Oxidarea cetozelor cu acid azotic are loc odată cu scindarea legăturilor C-C.

Oxidarea grupului vic-diol.

Monozaharidele conțin o grupare vic-diol, care suferă clivaj oxidativ sub acțiunea acidului periodic sau a tetraacetatului de plumb.

HOCH 2 ( CHOH) n CHO + (n+1) HIO 4® (n+1) HCOOH + HCHO + (n+1) HIO 3

Reacția se desfășoară cantitativ. Pe baza compoziției produselor și a cantității de acid periodic consumată, se obțin informații prețioase despre structura monozaharidelor și a derivaților acestora.

Prepararea glicozidelor.

Formele ciclice de monozaharide conțin mai multe grupări OH, dintre care una este glicozidic (hemiacetal th ) hidroxil, diferit tendință crescută la reacţiile de substituţie nucleofilă.

Se știe că în prezența catalizatorilor acizi, hemiacetalii reacţionează cu alcoolii. În acest caz, apare substituția nucleofilă hemiacetal se formează hidroxil și acetali completi.

Hidroxilul glicozidic reacţionează similar în aldoze şi cetoze. Grupele de alcool OH nu sunt afectate. Produșii de substituție hidroxil glicozidic se numesc glicozide (glicopiranozide sau glicofuranozide în funcţie de mărimea ciclului). De exemplu, atunci când HCI gazos este trecut printr-o soluție de D-glucoză în metanol, se formează un amestec metil glucozide, corespunzătoare diferitelor forme tautomerice de D-glucoză (două piranoză și două furanoze). În condiții de control termodinamic, în amestecul de reacție predomină compușii mai stabili. metilpiranozide.

Metil- o-D -glucopiranozidul are o stabilitate termodinamică mai mare decâtb- anomer (efect anomeric) și de aceea se formează în cantități mai mari. Prin urmare, glicozidele există doar sub formă ciclicăo- Și b- anomeriglicozidele nu se pot transforma spontan unele în altele ca urmare a transformărilor tautomerice. Glicozidele nu au o grupare aldehidă liberă și sunt nerestauratoare zaharuri.

Ca acetali completi, glicozidele sunt hidrolizate în condiții de cataliză acidă și sunt stabile în soluții alcaline diluate. Mecanismul hidrolizei acide include protonarea oxigenului glicozidic, scindarea legăturii glicozidice C-O cu formarea cation glicozil, care este apoi atacată de o moleculă de apă.

Scindarea legăturii glicozidice este importantă din punct de vedere biologic, deoarece mulți compuși naturali sunt glicozide. Hidroliza enzimatică a glicozidelor este utilizată pe scară largă, al cărei avantaj este specificitatea sa. Anumite enzime doar hidrolizeazăo- sau doar b- glicozidicbond., care poate fi folosit pentru a stabili configurația legăturii glicozidice.

Molecula de glicozidă este considerată a fi formată din două părți - partea de zahăr și aglicon :

Alcoolii, fenolii, steroizii și monozaharidele înșiși pot acționa ca agliconi în glicozidele naturale. Agliconii enumerați sunt conectați la partea de zahăr printr-un atom de oxigen, prin urmare astfel de glicozide sunt numite O-glicozide . Distribuit pe scară largă în naturăN-glicozide, în care agliconii sunt baze azotate. Acestea includ nucleozide– unități structurale ale acizilor nucleici.

Prepararea eterilor.

Esterii metilici ai grupărilor alcoolice OH se obțin prin acțiunea asupra monozaharidelor sulfat de dimetilîntr-o soluție apoasă de iodură de alcali sau de metil în prezența oxidului de argint. Aceste metode sunt modificări ale sintezei Williamson. În acest caz, reacţionează şi hidroxilul glicozidic. Eteri din grupa alcoolului sunt rezistenți la hidroliză, în timp ce legătura glicozidică este ușor scindată într-un mediu acid.

Secvența dată de reacții (metilare, apoi hidroliza) este utilizată pentru a determina dimensiunea inelului în monozaharide. Nemetilat rămâne grupul OH, care a participat la formarea hemiacetalului ciclic. Oxidarea tetrametilului rezultat -D-glucoza cu acid azotic in conditii dure da mai intai un cetoacid, iar apoi trimetoxiglutaricŞi dimetoxisuccinic acizi.

Compoziția produșilor de oxidare indică faptul că gruparea ceto și, prin urmare, gruparea hidroxi liberă, se afla în poziția 5. Aceasta înseamnă că ciclul a fost piranoză.

Prepararea esterilor .

Grupările hidroxil ale monozaharidelor sunt ușor sunt esterificate acţiunea anhidridelor şi clorurilor acide ale acizilor carboxilici. Cel mai frecvent utilizat este acetilarea cu anhidridă acetică în prezența acidului ( H2SO4, ZnCl 2 ) sau bazică (piridină, C H 3 COONa) catalizator.

Raport o- Și b- anomeridepinde de condițiile de reacție. În condiții de control termodinamic (temperatură ridicată, catalizator acid), predomină cel mai stabil.o- anomer (efect anomeric). În condiții de control cinetic (temperatura sub 0 0 C, catalizator principal),b- anomer, deoarece gruparea OH ecuatorială este acilată cu o viteză mai rapidă decât cea axială.

Pentru a elimina grupările acetil utilizați transesterificarea acţiunea metoxidului de sodiu în metanol.

Prepararea derivaților din gruparea carbonil. Educaţie ozazone .

Monozaharidele suferă multe reacții de adiție nucleofile la grupa carbonil, caracteristice aldehidelor și cetonelor: se adaugă HCN,NH2OH , fenilhidrazină. Când sunt expuse la fenilhidrazină în exces, se formează osazone.

Epimeri la C-2, de exemplu, D-glucoză și D- manoza dă aceeași osazonă, care este utilizată pentru a stabili configurația stereochimică a monozaharidelor. Cetozele formează și osazone.D -fructoza produce aceeasi osazona ca D-glucoza.

Ozazonele– substanțe cristaline galbene, folosite pentru identificarea zaharurilor.

Sinteza monozaharidelor.

Sinteza completă a monozaharidelor este o sarcină foarte dificilă, deoarece implementarea acesteia necesită separarea izomerilor optici. De obicei, monozaharidele disponibile din surse naturale sunt folosite pentru a obține zaharuri mai puțin accesibile. În acest scop se folosesc metode de degradare și extindere a lanțului, modificarea configurației centrilor chirali. Metode de extindere și degradare a lanțului care permit tranziții trioze® tetroza® pentoză ® hexozei şi transformările inverse sunt de mare importanţă pentru stabilirea configuraţiei monozaharidelor.

Prelungirea lanțului folosind metoda Kiliani-Fisher.

Metoda presupune alăturarea HCN la grupa carbonil, hidroliza cianohidrinelor la acizi gliconici, lactonizarea acidului rezultat, reducerea lactonelor la aldoze. Ca urmare, se formează două aldoze - epimeri conform C -2, deoarece în stadiul formării cianohidrinei apare un nou centru chiral și se formează doi diastereomeri.

Degradarea prin voință

Formarea oximelor și transformările ulterioare ale acestora fac posibilă scurtarea lanțului de monozaharide cu un atom de carbon. Procesul poate fi simplificat prin următoarea diagramă.

În acest caz, se formează aldoze identice din epimeri la C-2 (de la D-glucoza si D- manoza - D-arabinoza).

Degradarea conform lui Ruff.

Metoda constă în oxidarea aldozei la acid gliconic urmată de oxidare decarboxilare.

dizaharide .

Structura .

Dizaharidele constau din două resturi de monozaharide legate printr-o legătură glicozidică. Ele pot fi considerate ca O-glicozide, în care agliconul este un reziduu de monozaharid.

Există două opțiuni posibile pentru formarea unei legături glicozidice:

1) datorită hidroxilului glicozidic al unei monozaharide și alcoolului hidroxil al altei monozaharide;

2) datorită hidroxililor glicozidici ai ambelor monozaharide.

Dizaharida formată prin prima metodă conține hidroxil glicozidic liber și își păstrează capacitatea de a ciclo-oxo-tautomerism si are proprietăți de restaurare.

Dizaharida formată prin a doua metodă nu conține un hidroxil glicozidic liber. Această dizaharidă nu este capabilă ciclo-oxo-tautomerism si este nerestauratoare .

Un număr mic de dizaharide apar în natură sub formă liberă. Cele mai importante dintre ele sunt maltoză, celobioză, lactozăŞi zaharoza.

Maltoză găsit în malț și format în timpul hidrolizei incomplete a amidonului. Molecula de maltoză este formată din două resturi D -glucoza sub forma de piranoza. Legătura glicozidică dintre ele se formează datorită hidroxilului glicozidic dino- configurația unei monozaharide și a unei grupări hidroxil în poziția 4 a altei monozaharide.

Maltoza este restauratoare dizaharidă Este capabil de tautomerie și areo- Și b- anomeri.

Celobioză – un produs al hidrolizei incomplete a celulozei. Molecula de celobioză este formată din două resturi D - legate de glucozăbLegatura -1,4-glicozidica. Celobioza este o dizaharidă reducătoare.

Diferența dintre maltoză și celobioză este configurația legăturii glicozidice, care se reflectă în conformațional structura. Legatura glicozidica in maltoza are pozitie axiala, in timp ce in celobioza are pozitie ecuatoriala. Conformațional structura acestor dizaharide este cauza principală a structurii liniare a macromoleculelor de celuloză și a structurii spiralate a amilozei (amidon), din care sunt elemente structurale.

Lactoză găsit în lapte (4-5%). Molecula de lactoză este formată din reziduuri D-galactoză și D - legate de glucozăbLegatura -1,4-glicozidica. Lactoza este o dizaharidă reducătoare

Zaharoza se găsește în trestie de zahăr, sfeclă de zahăr, sucuri de plante și fructe. Este format din rămășițe D-glucoza si D -fructoza, care sunt legate prin hidroxili glicozidici. Conține zaharoză D -glucoza este in piranoza, si D -fructoza – sub formă de furanoză. zaharoza - nerestauratoare dizaharidă

Proprietăți chimice .

Dizaharidele suferă majoritatea reacțiilor caracteristice monozaharidelor: formează eteri și esteri, glicozide și derivați ai grupării carbonil. Dizaharidele reducătoare sunt oxidate în acizi glicobionici. Legatura glicozidica din dizaharide este scindata sub actiunea solutiilor apoase de acizi si enzime. Dizaharidele sunt stabile în soluții alcaline diluate. Enzimele acționează selectiv, descompunându-se doaro- sau doar b- glicozidicconexiune.

Secvența reacțiilor este oxidarea, metilare, hidroliza, face posibilă determinarea structurii dizaharidei.

Oxidarea face posibilă determinarea rest care monozaharidă se află la capătul reducător. Metilarea iar hidroliza oferă informații despre poziție glicozidic conexiuni și dimensiuni ale ciclului unităților de monozaharide. Configurare glicozidic comunicatii (osaub) poate fi determinată prin hidroliză enzimatică.

Polizaharide .

Polizaharidele sunt polimeri formați din reziduuri de monozaharide legate glicozidic conexiuni. Polizaharidele pot avea liniar sau ramificată structura. Se numesc polizaharide formate din reziduuri de monozaharide identice homopolizaharide , din reziduuri de diferite monozaharide - heteropolizaharide .

Amidon – polizaharidă origine vegetală. Funcția sa biologică principală este ca substanță de rezervă pentru plante. Amidonul este un amestec de două polizaharide - amiloza(10-20%) și amilopectină (80-90%)

amiloza - liniar homopolizaharidă, constând din reziduuriD-glucopiranoze legateolegături -1,4-glicozidice. Elementul structural al amilozei este maltoza dizaharidă.

Lanțul de amiloză conține de la 200 la 1000 de unități de monozaharidă. Datorita pozitiei axiale glicozidic Legăturile macromoleculei de amiloză sunt înfăşurate.

Amilopectina – ramificată homopolizaharidă, construit din rămășițeD-glucopiranoze, care sunt conectate în lanțul principalo-1,4-glicozidice și în locuri de ramuri -olegături -1,6-glicozidice. Ramurile sunt localizate la fiecare 20-25 de reziduuri de monozaharide.

Amidonul se umflă și se dizolvă în apă, formând soluții vâscoase (geluri). Proprietățile chimice ale amidonului sunt similare cu cele ale mono- și dizaharidelor. Amidon hidrolizează sub influența acizilor (dar nu alcalinelor) și a enzimei amilaza. Produsul final al hidrolizei amidonului esteD-glucoză.

(C6H10O5 ) n® (C6H1005) m® C12H22O11® C6H12O6

amidon dextrină maltozăD-glucoză

n> m

Datorită în formă de spirală conformaţie amiloza este capabilă să formeze compuși de incluziune cu moleculară iod. Amidon complexe cu iod au o culoare albastru intens. Reacția este folosită ca un calitativ iodși amidon.

Celuloză – cea mai comună polizaharidă vegetală. Servește ca material suport pentru plante. celuloza - liniar homopolizaharidă, construit din rămășițeD-glucopiranoze legateblegături -1,4-glicozidice. Elementul structural al celulozei este celobioza.

Glicozidiclegătura din celuloză are o poziţie ecuatorială. Aceasta determină liniar conformaţie celuloză, care este stabilizată prin legături de hidrogen.

Macromoleculele de celuloză formează fibre. Spre deosebire de amidon, celuloza nu se umflă și nu se dizolvă în apă. Pentru a transforma celuloza într-o formă solubilă, este necesară modificarea sa chimică.

Celuloza se umflă în soluții alcaline, ceea ce este asociat cu formarea alcoxizi.

[C6H7O2 ( OH) 3 ] x + x NaOH® x + xH2O

Dizolvarea celulozei în reactiv Schweitzer [ Cu(N.H. 3 ) 4 ](OH) 2 apare din cauza formării de complex alcoxizi, care este tipic pentru compușii care conțin vits-diol grupuri.Când soluția este acidulată, celuloza este eliberată într-o modificare diferită, care este utilizată pentru a produce mătase artificială.

Celuloza se dizolvă în alcalii în prezențăC.S. 2 , formând xantați.

[C6H7O2 ( OH) 3 ] x + x NaOH+ xCS 2® x + xH2O

Când soluția este acidulată, se eliberează celuloză, care este folosită pentru a face mătase de viscoză și celofan.

Când anhidrida acetică acționează în prezența acidului sulfuric, se formează triacetilceluloza.

[C6H7O2 ( OH)3]x + 3x (CH3CO)2O® x + 3x CH3COOH

Acetatul de celuloză se dizolvă în solvenți organici. Este folosit pentru a face mătase acetat și film neinflamabil și film fotografic.

Nitrații de celuloză se obțin prin reacția celulozei cu un amestec de nitrare.

[C6H7O2 ( OH) 3 ] xx

[C6H7O2 ( OH)(ONO2)2] xx

Nitroceluloza este solubilă în solvenți organici. Produsele cu conținut scăzut de azot sunt folosite pentru realizarea lacurilor. Dinitrat celuloza este folosită pentru a face filme. Nitroceluloza cu conținut maxim de azot se numește piroxilină și este folosită pentru a face praf de pușcă fără fum.

Carbohidrații sunt aldehide polihidrice sau cetone. formula generală Cm(H2O)n

Pe baza capacității lor de a hidroliza, ele sunt clasificate în trei grupe:

1) monozaharide (aldoze, cetoze);

2) oligozaharide (di, tri-zaharide)

3) polizaharide (homo și heteropolizaharide)

Monozaharidele pot fi considerate ca derivați ai alcoolilor polihidroxilici,

Deoarece gruparea carbonil este la capătul lanțului, monozaharida este

aldehidă și se numește aldehidă; pentru orice alt post al acestui grup

monozaharida este o cetonă și se numește cetoză.

Cei mai simpli reprezentanți ai monozaharidelor sunt triourile: gliceraldehida și

Dioxiacetona:

Oligozaharidele sunt carbohidrați ale căror molecule conțin

2 până la 10 reziduuri de monozaharide legate prin legături glicozidice. ÎN

În consecință, se disting dizaharide, trizaharide etc.

Dizaharidele sunt zaharuri complexe, fiecare moleculă a cărora, atunci când este hidrolizată,

se descompune în două molecule de monozaharide. Dizaharide împreună cu

polizaharidele sunt una dintre principalele surse de carbohidrați din alimente

oameni si animale. Din punct de vedere structural, dizaharidele sunt glicozide în care 2

moleculele de monozaharide sunt legate printr-o legătură glicozidică.

Dintre dizaharide, cele mai răspândite

maltoză, lactoză și

zaharoza.

Homopolizaharide

În funcție de scopul lor funcțional, homopolizaharidele pot fi împărțite

în două grupe: polizaharide structurale și polizaharide de rezervă. Structural important

Homopolizaharida este celuloza, iar principalele rezerve sunt glicogenul si

amidon (la animale, respectiv la plante).

Heteropolizaharide

Constă din reziduuri D - glucoză, D - galactoză și D - manoză

Cei mai importanți reprezentanți ai heteropolizaharidelor în organe și țesuturi sunt

glicozaminoglicani (mucopolizaharide)

Funcții: 1) Energie (cu oxidare de 1 g ---- 16,9 kJ)

2) Structural (toate organismele folosesc carbohidrați pentru a construi scheletul:

chitina - la insecte, celule - la plante)

3) Regulator (glucoza reglează nivelul hormonilor)

4) Protectoare (carbohidrați incluși în mucopolizaharide și glicoproteine,

oferă protecție țesuturilor subiacente împotriva stresului mecanic.

5) anabolic (sinteza lipidelor)

6) Rezervă (glicogen)

7) Receptor (majoritatea receptorilor celulari includ carbohidrați

fragmente.

8) Imunologice (majoritatea anticorpilor formați includ

carbohidrați)

9) enzimatic

10) protectoare (în compoziția lichidului sinovial și a țesutului conjunctiv)

11) funcție de rezervă (amidon, glicogen), participă la osmotică

procesele, au proprietăți anticoagulante (heparină), sunt necesare

pentru oxidarea normală a proteinelor și lipidelor.

Vă salut cititorii mei obișnuiți și noii abonați. Dorința de a menține silueta sau de a slăbi ne obligă adesea să renunțăm la carbohidrați. Dar este aceasta decizia corectă? Dieta este echilibrată numai atunci când conține grăsimi, proteine ​​și carbohidrați. Mulți oameni prin carbohidrați înseamnă chifle, prăjituri și ciocolată. Mă refer în primul rând la polizaharide. Acest tabel cu lista de alimente cu carbohidrați complecși cu indice glicemic este prezentat mai jos.

Aceste alimente sunt foarte importante pentru pierderea în greutate. Și pentru o alimentație bună. Este greșit să te limitezi în polizaharide. Și abandonarea completă a acestui tip de produs este complet dăunătoare. Orice nutriționist îți va spune că carbohidrații complecși ar trebui să fie incluși în dieta ta zilnică. Deci, să ne dăm seama împreună care sunt aceste produse și de ce sunt atât de importante.

Alimente care conțin carbohidrați complecși

Tipuri de carbohidrați complecși

Un carbohidrat complex este format din trei sau mai multe molecule de carbohidrați simpli. Se mai numesc și polizaharide. Puteți găsi adesea nume: „lent”, „util”, „lung”, etc. Diferența față de cele simple este că aceste substanțe nu provoacă o creștere bruscă a insulinei. Deoarece degradarea lor are loc mult mai lent decât. Corpul trebuie să cheltuiască energie pentru a le absorbi. Prin urmare, saturația persistă câteva ore.

Amidon

Această substanță nu este foarte bogată în calorii, dar are o mare valoare energetică. Amidonul este inclus în multe diete. Și totul pentru că dă o senzație de sațietate care durează mult timp. În cel faimos se vede.

În plus, produsul are o mulțime de proprietăți utile:

• normalizează metabolismul;
• reglează nivelul glucozei din sânge;
• întărește sistemul imunitar;
• reduce riscul de cancer.

Cel mai mare amidon se găsește în orezul brun, cartofii, boabele de soia, mazărea, lintea, fulgii de ovăz și hrișca.

Glicogen

Aceasta este o substanță complexă care constă dintr-un lanț de molecule de glucoză. Ajută la menținerea nivelului adecvat de zahăr din sânge. O substanta foarte utila si necesara sportivilor, deoarece reface masa musculara. Această substanță „activează” funcția de sinteză a proteinelor. La 3 ore după masă, glicogenul este consumat activ. Dacă te antrenezi în sală, rezervele acesteia se vor epuiza în 30 de minute.

Este foarte important pentru funcționarea normală a mușchilor să reaprovizioneze această substanță. Alimentele noastre obișnuite nu conțin glicogen. formă pură in cantitati suficiente. Corpul nostru o sintetizează cel mai repede din ficatul animalelor. În plus, se găsește și în pește.

pectine

Cu aproximativ două secole în urmă, această polizaharidă a fost descoperită în sucul de fructe de către omul de știință Braconno. Atunci au fost identificați și descriși proprietăți benefice pectine. Sunt capabili să absoarbă substanțele nocive care vin la noi odată cu alimentele. Se crede că consumul regulat de pectine vă permite să vă mențineți tinerețea mai mult timp.

Pectinele sunt o substanță lipicioasă groasă. Foarte des este folosit ca agent de îngroșare, gelifiant și stabilizator. Principala sursă de pectine sunt fructele. Merele și portocalele conțin cele mai multe pectine. Se găsește și în caise, prune, pere, gutui, cireșe și curmale.

ÎN scara industriala substanța se obține din turtă de plante. Aditivul este desemnat ca E440. Nu ar trebui să vă fie frică de asta - este un produs complet natural și sănătos.

Fibră

Un polizaharid care se găsește în majoritatea alimentelor vegetale. Enzimele noastre digestive nu o pot digera. Dar microflora intestinală o procesează perfect. În același timp, tractul gastrointestinal este stimulat și ajută la eliminarea colesterolului dăunător. În plus, fibrele vă oferă sațietate și senzația de stomac plin.

Bogat în fibre de secară și tărâțe de grâu, ciuperci, morcovi, sfeclă, broccoli, varză etc.

De ce sunt necesare mono- și polizaharide?

Carbohidrații îndeplinesc principala funcție în corpul nostru - energia. Corpul sintetizează aproximativ 60% din energie datorită poli- și monozaharidelor. Și doar 40% provine din proteine ​​și grăsimi. Acum înțelegi cât de importante sunt aceste substanțe?

Carbohidrații simpli completează foarte rapid energia pierdută. Dar se consumă și rapid și organismul are nevoie de suplimente. Pentru a crește în greutate, dieta ta include atât carbohidrați simpli, cât și complecși. De asemenea, sunt indispensabile dacă duci un stil de viață activ. Polizaharidele sau carbohidrații complecși furnizează organismului energie lent. Nu îți mai este foame.

Raportul dintre polizaharide, monozaharide și fibre din dietă ar trebui să fie de 70% / 25% / 5%

Aceste. Mai presus de toate, trebuie să consumați carbohidrați complecși în fiecare zi. Zaharidele simple ar trebui să constituie 1/3 din aportul zilnic de carbohidrați. Pentru mulți, este invers: pentru o gustare la serviciu, bem ceai cu chifle și dulciuri. De aici excesul de greutate.

Beneficiile polizaharidelor pentru pierderea în greutate

Este foarte ușor să distingem un carbohidrat simplu de unul complex. Orice gust dulce este o monozaharidă rapidă. Acesta este dușmanul celor care pierd în greutate. Prin urmare, în timpul dietelor astfel de alimente sunt excluse. Pentru a vă menține silueta, acestea sunt, de asemenea, menținute la minimum.

Dar polizaharidele nu au un gust dulce pronunțat. Se transformă în energie foarte încet. Nivelul zahărului nu crește brusc, deoarece organismul le transformă treptat în zahăr.

Carbohidrații lungi îți vor lua pofta de mâncare pentru o lungă perioadă de timp, motiv pentru care nu sunt excluși din diete. Consumându-le, obții energie curată, fără grăsimi. Pe lângă faptul că polizaharida vă permite să nu vă simțiți foame mult timp, este foarte utilă. Produsele care conțin polizaharide sunt bogate în vitamine și microelemente. Ele întăresc părul, unghiile și îmbunătățesc starea pielii.

Important: Când slăbești, polizaharidele se consumă cel mai bine în prima jumătate a zilei. După-amiaza, acordați preferință

Asigurați-vă că acordați atenție indicelui glicemic. Cu cât este mai mare pentru un produs, cu atât acest produs se transformă mai repede în glucoză. Aceasta înseamnă că este inutil și chiar dăunător atunci când slăbești. Relația dintre indicele glicemic și tipurile de carbohidrați.

Acest parametru este deosebit de important pentru diabetici. Carbohidrații lenți pot avea și un IG ridicat. Astfel de produse includ cartofii. În ciuda conținutului de amidon, IG este foarte mare. Consumul de cartofi nu te va ajuta să slăbești. De aceea în meniuri dietetice este interzis. Pentru pierderea în greutate, este mai bine să acordați preferință polizaharidelor cu un indice glicemic scăzut.

Ce alimente conțin polizaharide?

Pentru a vă facilita navigarea, am adunat carbohidrați lenți într-un tabel. Apropo, poți.

Alimente care conțin carbohidrați complecși

Acum să trecem prin produse specifice. Să ne uităm unde sunt polizaharide și unde sunt doar monozaharide. De asemenea, vom vorbi despre cum să pregătiți cel mai bine produsul.

Polizaharide în legume și ierburi

Legumele și verdețurile sunt cele mai bogate în polizaharide. Dacă ești atent la farfuria cu mâncare, vei vedea că legumele formează o porție semnificativă. Acest lucru este clar vizibil în fotografie.

Sunt date aproximativ aceleași date.

Carbohidrații lenți se găsesc în aproape toate legumele. Cele mai sanatoase legume si verdeturi:

• roșii;
• ardei dulce;
• Fasole verde;
• praz;
• zucchini;
• varză;
• salată verde;
• spanac;
• frunze de salată.

Aceste legume sunt adesea numite produse „”. Cel mai bine este să mănânci alimente crude sau să faci smoothie-uri din ele. Este posibilă gătitul cu abur. Dar dacă gătiți, atunci până la jumătate gătite. Nu uitați că atunci când gătiți, unele dintre proprietățile benefice intră în decoct. Cu cât temperatura de procesare este mai mare și cu cât timpul este mai lung, cu atât beneficiile rămân mai mici.

Carbohidrați lenți din fructe de pădure și fructe

Dacă fructele sunt conservate în suc propriu, ele își păstrează proprietățile benefice. Fructele uscate includ caise uscate. Puteți bea sucuri proaspăt stoarse fără zahăr adăugat. Acest lucru este valabil și pentru gem.

Lapte

Nu există polizaharide în produsele lactate. Conține în principal carbohidrați dizaharidici. Sunt rapide, dar pe lângă ele, laptele conține mult fosfor și calciu. Produsele lactate conțin și o mulțime de vitamine. Astfel de produse trebuie incluse în dieta zilnică. Dar nu te lăsa prea luat.

Cereale sanatoase

Pe baza de cereale integrale si foarte sanatos. Aceasta este hrișcă, ovăz, bulgur, grâu, orez brun. Este mai bine să nu mâncați muesli și gris. În ceea ce privește gătitul, este optim să aburiți sau să turnați chefir peste cereale. Acesta este modul în care puteți găti hrișcă și ovăz. Acest terci este considerat dietetic și foarte sănătos.

Cereale și leguminoase

Cred că ați dat peste faptul că cerealele integrale sunt permise în diete. Nu este o coincidență, deoarece sunt bogate în fibre. Este foarte util pentru mentinerea in forma si, de asemenea, pentru slabit. Aceasta este pâine integrală, orice paste din cereale integrale. Și, de asemenea, fulgi de orz sau fulgi de ovăz. Fibrele îmbunătățesc motilitatea intestinală și curăță organismul de substanțele nocive. Atenuează senzația de foame.

În ceea ce privește leguminoasele, acestea nu numai că ajută la menținerea echilibrului carbohidraților în organism. Sunt o sursă bună de proteine. Pentru leguminoase, preferați năut, mazăre și fasole, precum și linte. Desigur, vor trebui fierte.

Polizaharide în băuturi

Dacă folosești suc proaspăt stors, carbohidrații lenți vor fi cu siguranță prezenți. Puteți bea și sucuri de fructe. Deosebit de bogat în polizaharide suc de rosii. Desigur, conținutul de polizaharide din sucuri este scăzut. Dar dacă slăbești, este mai bine să bei un pahar de suc pentru o gustare decât să mănânci o pâine.

Atunci când alegeți sucuri, cereale și legume, desigur, acordați atenție caloriilor. Este mai bine să lăsați mesele bogate în calorii pentru prima jumătate a zilei. Dacă nu te miști mult, aceste alimente ar trebui să fie limitate.

RELEVANȚA TEMEI

Carbohidrații complecși sunt compuși biologic activi importanți. Ele sunt clasificate în oligozaharide și polizaharide (homo- și heteropolizaharide). Activitatea biologică a carbohidraților complecși facilitează utilizarea lor în practica farmaceutică. De exemplu, lactoza dizaharidă este utilizată ca umplutură în fabricarea de pulberi și tablete, în producția de produse lactate, alimente pentru sugari, lactuloza este obținută din lactoză - un medicament valoros pentru tratamentul tulburărilor intestinale. Zaharoza este folosită pentru a face siropuri și amestecuri. Amidonul de homopolizaharide, care este principala sursă de carbohidrați în alimentația umană, este folosit în farmacie pentru a face pulberi și paste. Mare valoare au heteropolizaharide care asigură rezistență și elasticitate organelor. Sulfații de condroitină fac parte din piele, cartilaj, acid hialuronic - corpul vitros al ochiului. Ele stau la baza multor medicamente (condroprotectoare, anticoagulante etc.). Interpretarea structurii și proprietăților chimice este importantă atunci când se monitorizează calitatea carbohidraților care sunt utilizați ca medicamente.

OBIECTIVE DE ÎNVĂȚARE

Scopul general: Să fie capabil să interpreteze structura și proprietățile chimice ale carbohidraților complecși pentru a studia în continuare funcțiile lor biologice și farmaceutice.

Obiective specifice.

Să poţi:

1. Clasificați după structura di- și polizaharidelor.

2. Alcătuiți denumirile dizaharidelor.

3. Creați ecuații de reacție care confirmă proprietățile chimice ale carbohidraților complecși.

4. Interpretarea reacțiilor de identificare.

1. Principalele întrebări teoretice:

2. Structura, clasificarea și imaginea structurală a dizaharidelor reducătoare (maltoză, celobioză, lactoză) și ireductibile (zaharoză).

3. Proprietăţile chimice generale şi specifice ale dizaharidelor. Hidroliza dizaharidelor. Inversarea zaharozei.

4. Structura și clasificarea polizaharidelor.

5. Omopolizaharide amidon (amiloză, amilopectină), glicogen, celuloză, dextrine. Hidroliza polizaharidelor.

6. Derivați de celuloză (nitrați, acetați, xantați, carboximetilceluloză) și neutilizarea lor în farmacie. Conceptul de substanțe pectinice.

7. Heteropolizaharide: sulfati de condroitină, acid hialuronic, heparină.

8. Identificarea di- și polizaharidelor (reacție Barfed, reacție calitativă la amidon, metode).

9. Semnificația medicală, biologică și farmaceutică a di- și polizaharidelor și a derivaților lor funcționali.

2. Termeni de bază și definițiile acestora

dizaharide- carbohidrați, ale căror molecule constau din două resturi de monozaharide de aceeași natură sau de natură diferită și interconectate printr-o legătură glicozidică. Datorită hidrolizei acide sau enzimatice, dizaharidele sunt împărțite în două molecule de monozaharide.

Dizaharidele sunt împărțite în două grupe - regenerabile și neregenerabile în funcţie de metoda de combinare a două resturi de monozaharide între ele.

Dizaharidele reducătoare se formează ca urmare a eliminării apei din două monozaharide datorită hidroxidului alcoolic al unei molecule de monozaharide și hidroxidului alcoolic al celeilalte, de exemplu maltoză, celobioză, lactoză . Dizaharidele reducătoare au un hidroxil glicozidic liber, capabil de transformări tautomerice. Ele sunt caracterizate prin reacții tipice la gruparea carbonil: formarea fenilhidrazoniului și ozazoniului, adăugarea de hidrogen și acid cianhidric, reducerea hidroxidului de cupru și a lichidului de ameliorare, reacția unei oglinzi de argint etc.

Reprezentanții reducerii dizaharidelor sunt:

Maltoză(zahăr de malț) constă din două resturi de glucopiranoză D legate printr-o legătură 1,4-glicozidică. Formarea unei molecule de maltoză poate fi considerată ca un proces de condensare a două molecule de glucoză:

În soluție, maltoza există în mai multe forme tautomerice - - și β-ciclice și aldehide.

Proprietățile reducătoare ale maltozei apar în timpul oxidării Br2 / H2O (aceasta produce acid maltobionic), reactivi Tollens și Felling

Celobioza, precum și maltoză , constă din două resturi de glucopiranoză D legate printr-o legătură 1,4-glicozidică, dar în molecula de celobioză hidroxilul napivacetal, care este implicat în formarea legăturii glicozidice, are o configurație β.

Celobioza

Lactoză (zahăr din lapte) constă dintr-un rest β-D-galactopiranoză și - sau β-D-glucopiranoze legate printr-o legătură 1,4-glicozidică.

Se numesc dizaharide care nu au o grupă glicozidică liberă și, prin urmare, nu prezintă proprietăți redox de neînlocuit . Dizaharidele neregenerabile sunt formate din două molecule de monozaharide cu eliminarea unei molecule de apă datorită hidroxililor napivacetali ai ambelor monozaharide, de exemplu, micoză, zaharoză etc. Nu există hidroxil napivacetal liber în dizaharidele de acest tip. Nu sunt capabili de transformări tautomerice, nu dau reacții caracteristice grupării carbonil și nu au proprietăți reducătoare. Aceste dizaharide sunt capabile doar de reacții în grupări hidroxil - formarea de esteri și esteri (alchilare și acilare) și zaharide în moleculele de dizaharide, reziduurile de monozaharide se găsesc în ciclurile ciclice de piranoză sau furanoză.

Polizaharidele neregenerabile includ zaharoza (zahăr din trestie sau sfeclă), a cărei moleculă constă din reziduuri de α-D-glucopiranoză și β-D-fructofuranoză conectate printr-o legătură glicozidică 1,2.

Zaharoza

Polizaharide sunt polimeri naturali care constau din cantitati mari molecule monozaharide . Polizaharidele includ multe produse de origine vegetală (amidon, celuloză, pectină), animale (glicogen, chitină) și bacteriene (dextrani). Toți joacă un rol important rol biologicși sunt folosite ca medicamente. Polizaharidele sunt împărțite în homopolizaharide (construite dintr-un singur tip de unități de monozaharide) și heteropolizaharide (construite din unități de monozaharide). diverse tipuri

Amidon.ÎN floră forma de stoc nutrienti este amidon. Este un homopolimer format din -D-glucopiranoză. Amidonul este format din două fracții - amiloză și amilopectină. Amilopectina este un polimer cu o structură ramificată și poate avea 1000 sau mai multe resturi de D-glucoză în moleculă. Amiloza are o structură liniară, în care reziduurile de α-glucoză sunt conectate prin legături α 1,4, adică fiecare reziduu de glucoză participă la formarea a două legături datorită grupărilor OH la C1 și C4:

Când este încălzit cu acizi sau expus la enzime, amidonul este hidrolizat. Produsul final al acestui proces este glucoza:

Glicogen(amidon animal). Dacă la majoritatea plantelor polizaharidul de rezervă este amidonul, atunci la organismele animale această funcție este îndeplinită de glicogen. Această polizaharidă oferă organismului glucoză în timpul creșterii activitate fizicăși între mese. Glicogenul este construit similar cu amilopectina, dar este o structură și mai ramificată.

Molecula de homopolimer de celuloză are o structură liniară, în care reziduurile de β-glucoză sunt conectate prin legături β-1,4:

Când celuloza este încălzită într-un mediu acid, se hidrolizează în glucoză. Aceasta este una dintre metodele industriale de producere a glucozei:

Următoarele heteropolizaharide sunt importante pentru organism: acid hialuronic - partea principală a substanței intercelulare, ciment biologic care leagă celulele, umplând întreg spațiul intercelular. De asemenea, acționează ca un filtru biologic care prinde microbii și împiedică pătrunderea acestora în celule și participă la schimbul de apă din organism. Acidul hialuronic este format din acid D-glucuronic și N-acetil-D-glucozamină.

sulfați de condroitină- servesc acizii condroitinsulfuric componentă structurală cartilaj, ligamente, valve cardiace, cordon ombilical. Ele favorizează depunerea de Ca în oase. Sulfații de condroitină constau din acid D-glucuronic și N-acetil-D-galactozamină, care are o grupare sulfat.

heparină- se formeaza in celulele organelor parenchmatoase (ficat, plamani, rinichi) si este eliberata in sange si lichidul intercelular. În sânge, se leagă de proteine ​​și previne procesul de coagulare a sângelui, acționând ca un anticoagulant. În plus, heparina are un efect antiinflamator, afectează metabolismul potasiului și sodiului și îndeplinește o funcție antihipoxică. Unitatea principală a acestui heteropolimer este acidul uronic D-glucozamina, interconectat prin legături α-1,4-glicozidice.

3. Graficul structurii logice

4. Surse de informare:

1. Chimie organică. Manual pentru instituțiile de învățământ superior farmaceutic. In 3 carti. / V.P. Chernykh, B.S. Zimenkovsky, I.S. Griţenko. - Harkov: Osnova, 1997. - Carte. 3, - p.151-164.

2. Atelier general de chimie organică / V.P. Chernykh și alții - Harkov: Editura NFAU; Pagini de Aur, 2002. - p. 387-393.

3. Culegere de teste de chimie organică / Ed. V.P. Chernykh. - Harkov 2005.S. 304-322.

4. Prelegeri de chimie organică.

TOME DE ÎNVĂȚARE

Sarcina 1

Definiți termenii: dizaharidă reducătoare; dizaharidă de neînlocuit; heteropolizaharidă; Homopolizaharide. Dați exemple.

Sarcina 2

Scrieţi formulele structurale ale următorilor compuşi: -celobioză; metil--lactozidă; acid maltobionic.

Sarcina 3

Dați numele următoarelor dizaharide:

O)
b)

V)
Cu)

Sarcina 4

Alcătuiți ecuații de reacție care confirmă proprietățile chimice ale lactozei c1) C 6 H 5 NHNH 2 (ex.); 2) CH3J (ex.); 3) HCN; 4) [H]; 5) OH; 6) C2H5OH (HCI (g)); 7) H2NOH; 9) (CH3CO)20 (g).

Sarcina 5

Prezentați tautomerie ciclo-oxo a maltozei, cu ajutorul cărora reacții poate fi confirmat acest proces.

Sarcina 6

Ce reacții pot fi utilizate pentru a distinge zaharoza de lactoză? Dați ecuațiile de reacție necesare.

1. Care monozaharidă este produsul final al hidrolizei amidonului:

O. Galactoză ÎN. Fructoză CU. Manosa

D. Riboza E. Glucoză

2. În funcție de metoda de formare a legăturii glicozidice, dizaharidele se împart în două grupe - reductive și neregenerabile. Dintre dizaharidele enumerate, următoarele sunt de neînlocuit:

A. Maltoză

B. Celobioza

C. Lactoza

D. Zaharoza

E. Xiloza

3. Glicogenul din organismele animale este un analog structural și funcțional al amidonului vegetal. Precizați produsele formate în timpul hidrolizei glicogenului:

O.α, D - glucopiranoză

B.β, D - glucopiranoză

C.α, D – galactopiranoză

D.β, D - galactopiranoză

E.α, D - fructofuranoză

4. În reducerea dizaharidelor se observă fenomenul de mutarotaţie. Ca rezultat, lactoza păstrează această capacitate:

A. Contine hidroxid de alcool

B. Formează o legătură glicozidică.

C. Conține β, D-galactopiranoză

D. Conține un grup naivacetal liber

E. Contine D - glucopiranoza

5. Maltoza se formează în timpul hidrolizei enzimatice a amidonului. Specificați ce reactiv poate fi utilizat pentru a confirma capacitatea de reducere a acestei dizaharide:

O. Ag(NH3)2OH

B. CH3-OH

C. CH3-CH2-OH

D. CH3COOH

E. N 3 PO 4

6. Important semnificație practică au derivați de celuloză. Denumiți produsul de nitrare completă a celulozei:

A. Dinitrate

C. Trinitrat

D. Tetranitrat

E. Pentanitrat

7. Acidul hialuronic este partea principală a substanței intercelulare. Precizați componentele acestui acid:

O. acid α,D-galacturonic

B. Glucoză-1-fosfat

C. N-acetil-D-glucozamină

D. acid L-iduronic

E.β, D –fructofuranoză

8. Moleculele de dizaharide constau din resturi de monozaharide legate între ele printr-o legătură glicozidică. Indicați tipul acestei legături în molecula de zaharoză:

O.α -1,4

B.β -1,4

C.β-1,3

D. a-1, p-2

E.α-1,6

9. Polizaharidă, îndeplinește funcția de substanță de rezervă în corpul uman. Această polizaharidă oferă organismului glucoză în timpul sarcinilor crescute și între mese. Despre ce substanță vorbim?

A. amidon

B. glicogen

D. celuloză

Exemple de răspunsuri:

1.E, 2.D, 3.A, 4.D, 5.A, 6.E, 7.C, 8.D, 9.B.

Lecția nr. 31

LIPIDE SAPONIFICABILE

RELEVANȚA TEMEI

Lipidele saponificabile sunt un grup mare de compuși organici naturali, în principal derivați ai acizilor alifatici superiori și ai alcoolilor. Ele se găsesc în toate celulele organismelor vii și participă la diferite procese fiziologice și biochimice. Lipidele sunt principalele componente structurale ale membranelor celulare, îndeplinesc o funcție de protecție (de exemplu, în piele) și servesc ca o formă în care „combustibilul” energetic este stocat și transportat.

Lipidele organice sunt un grup mare de compuși organici naturali. Lipidele simple (grăsimi, ceară, gemeni) sunt derivați ai acizilor alifatici superiori și ai alcoolilor. Lipidele complexe se formează în timpul hidrolizei, pe lângă alcooli și acizi carboxilici, și acid fosforic (fosfolipide) sau oligozaharide (glicolipide).

În structura lor, grăsimile sunt esteri ai glicerolului și acizilor carboxilici superiori. Grăsimile animale sunt în general - solide, grăsimi vegetale- lichid. Compoziția grăsimilor din corpul uman include cel mai adesea reziduuri de acizi grași superiori saturati (stearic, palmitic) și nesaturați (arahidonic, oleic, linoleic și linolenic).

Ceara, esterii acizilor grași mai mari și substanțele cu greutate moleculară mare, pot fi de origine vegetală, animală și minerală. Ozokerita (ceara de munte) este un produs mineral utilizat în medicină pentru producerea de uleiuri, creme și hidrofobizarea materialelor. Lanolina și spermaceti sunt folosite în producția de creme, săpunuri și lumânări.

Glicerofosfolipidele sunt componentele principale ale membranelor celulare. La fel ca acizii carboxilici superiori, ei au un lanț lung de hidrocarburi nepolar ("coadă") și o grupare fosfatidică ionică polară ("cap") și formează un dublu strat lipidic. Stratul dublu fosfolipidic este o barieră eficientă în calea trecerii apei, ionilor și a altor componente în și din celule.

Înțelegerea caracteristicilor structurale ale lipidelor și capacitatea de a interpreta proprietățile lor chimice sunt necesare pentru ca farmacistul să înțeleagă farmacocinetica, farmacodinamia și mecanismul de distribuție a medicamentelor în corpul uman.

OBIECTIVE DE ÎNVĂȚARE

Scopul general: Să fie capabil să interpreteze structura și proprietățile chimice ale lipidelor omilemice pentru a studia în continuare funcțiile biomedicale și farmaceutice ale acestora.

Obiective specifice.

1. Clasificați lipidele după structură într-o clasă specifică în conformitate cu clasificarea lor. Alcătuiți numele lipidelor analizate.

2. Explicați semnificația numerelor de iod, acid și eter.

3. Întocmește ecuații de reacție care confirmă proprietățile chimice ale lipidelor simple - triacilgliceroli.

1. Clasificarea lipidelor.

2. Structura lipidelor saponificate.

3. Proprietăți chimice ale triacilglicerolilor: hidroliza, hidrogenarea, oxidarea, adăugarea de halogeni.

4. Semnificația medicală, biologică și farmaceutică a lipidelor.

2. Termeni de bază și definițiile acestora:

Lipidele este un grup mare de substanțe organice naturale, în principal derivați ai acizilor alifatici superiori și ai alcoolilor.

Raportul diferit dintre substanțele asemănătoare grăsimilor și acțiunea reactanților hidrolitici formează baza împărțirii lipidelor în saponificabil și nesaponificabil.

Grasimi sau lipidele saponificate sunt esteri ai glicerolului și acizilor alifatici superiori, i.e. triacilglicerine sau trigliceride. Formula generală a grăsimilor:

De consistenta grăsimile pot fi solide sau lichide. Grăsimile solide conțin în principal reziduuri de acizi grași superiori saturați. Grăsimile lichide, numite uleiuri sau uleiuri, conțin în principal reziduuri de acizi nesaturați. Grăsimile animale sunt de obicei solide, în timp ce grăsimile vegetale sunt lichide.

Datorită interacțiunii grăsimilor cu soluțiile apoase de hidroxizi de metale alcaline (NaOH, KOH), se formează un amestec de săruri de glicerol și sodiu (potasiu) ale acizilor grași superiori. Aceste săruri se numesc săpun, iar reacția de hidroliză alcalină a grăsimilor, care produce săpunuri, se numește saponificare.

Număr de saponificare- acesta este numărul de miligrame de KOH care se consumă în timpul hidrolizei a 1 g de grăsime. Numărul de acid (numărul de neutralizare) este determinat de numărul de miligrame de KOH necesare pentru a neutraliza 1 g de grăsime. Valoarea esențială este diferența dintre numărul de saponificare și numărul de acid.

Micele- acestea sunt structuri sferice care se formează ca urmare a agregării („lipirea” una de alta) a moleculelor de săpun - sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor grași. Datorită prezenței grupărilor carboxilat în molecule, săpunurile sunt clasificate ca surfactanți anionici (surfactanți anionici). În același timp, reduc tensiunea superficială a apei, adică prezintă așa-numitele proprietăți de suprafață.

Hidrogenarea grăsimilor- aceasta este reacția de adăugare a hidrogenului la locul de ruptură a dublelor legături carbon-carbon în reziduurile de acizi linoleic, linolenic, oleic și alți acizi nesaturați, în timp ce uleiurile vegetale sunt transformate în grăsimi solide, care se numesc Salomas.

Ceară- sunt esteri ai acizilor grași superiori și ai alcoolilor cu molecul înalt care conțin un număr par de atomi de carbon în reziduuri de acid și alcool. Cerurile sunt împărțite în animale (spermaceti, ceară de albine, lanolină și altele) și vegetale (ceara de carnauba). Cerurile includ și ozokerita (ceara de munte), un produs mineral care este un amestec de hidrocarburi predominant saturate, în principal cu lanțuri ramificate.

MODALITATE DE OBȚINE

Metodele sintetice de extragere a grăsimilor din glicerol nu au importanță industrială datorită disponibilității unei varietăți de materii prime naturale. Principalele metode de izolare a grăsimilor și uleiurilor din țesuturile zdrobite ale plantelor și animalelor includ: turnarea, presarea și extracția cu solvenți organici.

PROPRIETĂȚI CHIMICE

1. Hidroliza grăsimilor.

2. Reacții de adaos. Lipidele cu reziduuri acide nesaturate adaugă cu ușurință hidrogen, halogen, apă halogenată și apă la dubla legătură.

3. Oxidarea grăsimilor. Motivul pentru capacitatea grăsimilor de a fi ușor oxidate de oxigenul atmosferic este prezența legăturilor duble în moleculele lor, ceea ce duce la „hidroxigenarea” grăsimilor. Când sunt oxidate, se formează aldehide cu lanțuri scurte de carbon, care provoacă miros urâtși gustul grăsimilor „râncede”.

Graficul structurii logice

Ceară

Grasimi

4. Surse de informare

1. Chimie organică. Manual pentru instituțiile de învățământ superior farmaceutic. In 3 carti. / V.P. Chernykh, B.S., Zimenkovsky I.S., Gritsenko. - Harkov: Osnova, 1997. - Carte. 3, - p.196-234.

2. Atelier general de chimie organică / V.P. Chernykh și alții - Harkov: Editura NFAU; Pagini de Aur, 2002. - p. 592 p.

3. Prelegeri de chimie organică.

4. Prelegeri de chimie organică. - M.: facultate, 1991.- p.76-86.

TOME DE ÎNVĂȚARE

Sarcina 1

Denumiți următoarele conexiuni:

Sarcina 2

Scrieți formulele structurale: a) tristearină, b) olepalmitostearina.

Sarcina 3

Scrieți schemele pentru hidroliza acidă și alcalină a palmitodistearinei. Numiți produșii de reacție.

Sarcina 4

Scrieți ecuațiile pentru reacțiile trioleinei cu următorii reactivi: 1) Br2; 2) HJ(kt). Ce este numărul de iod, numărul de acid și numărul de acid?

OBIECTIVE PENTRU VERIFICAREA REALIZĂRII OBIECTIVELOR DE ÎNVĂȚARE SPECIFICE

1. Lipidele complexe în structura lor constau din trei sau mai multe componente. Dintre compușii dați, indicați următoarea lipide:

B. Acid stearic

C. Trigliceride

E. Glicolipide

2. Acizii grași polinesaturați fac parte din lipide. Dintre următorii compuși, indicați următorul acid:

A. CH2 =CH–COOH

B. C17H35COOH

C. CH3COOH

D. C17H29COOH

E. CH2 =CH–CH=CH–COOH

3. Grăsimea lichidă - glicerol trioleina - poate fi obținută prin sinteza din glicerol și acizi grași superiori. Definiți tipul reacție chimică, care este folosit pentru a obține o astfel de grăsime:

A. Hidrogenarea

B. Hidroliza

C. Esterificare

D. Deshidratare

E. Oxidarea

4. Uleiul din semințe de in conține aproximativ 60% acid linoleic. Dintre compușii dați, indicați formula acestui acid:

O. C15H31 – COOH

B. C 17 H 39 – COOH

C. C 17 H 29 – COOH

D. C17H31 – COOH

E. C17H33 – COOH

5. Fosfolipidele sunt lipide complexe saponificabile. Indicați natura chimică a acestor compuși:

A. Esteri de glicerol și nesaturați DEJA

B. Esteri ai glicerolului și acizilor grași saturați

C. Esterii glicerolului şi H3PO4.

D. Esteri de sorbitol și FFA

E. Esteri ai glicerolului, FFA și H3PO4.

6. Determinați calitatea grăsimii. Nesaturarea grăsimilor caracterizează:

A. numărul de iod

B. numărul de saponificare

C. număr eteric

D. numărul de acid

7. Pentru a efectua extracția, determinați solubilitatea lipidelor în diverși solvenți. Lipidele vor fi slab solubile în:

A. cloroform

B. toluen

C. ciclohexani

D. benzen

E. alcool etilic

8. Conform structurii sale chimice, grăsimea aparține clasei:

A. Eter.

B. alcool polihidric.

C. Ester.

D. Sarea acizilor carboxilici superiori.

E. Acidul carboxilic.

9. Acizii grași mai mari fac parte din lipide. Dintre compușii enumerați mai jos, selectați un acid care face parte din grăsimea animală:

O. CH3-(CH2)3-COOH

B. CH3-CO-CH2-COOH

C. C17H33-COOH

D. C17H35-COOH

E. C17H29-COOH

10. Determinați compoziția calitativă a grăsimii animale solide. Găsiți acidul care face parte din această grăsime:

O. Oleic.

B. Stearic.

C. linoleic.

D. linolenic.

E. Maleic.

Exemple de răspunsuri:

1.E, 2.D, 3.A, 4.C, 5.E, 6.A, 7.E, 8.C, 9.D, 10.B.

Lecția nr. 32

LIPIDE nesaponificabile

RELEVANȚA TEMEI

Lipidele nesaponificabile includ izoprenoidele și prostaglandinele care nu sunt capabile de hidroliză. Prostaglandinele se găsesc în concentrații extrem de mici în toate celulele corpului și animalelor, dar cea mai mare cantitate se găsește în spermatozoizi. Oamenii de știință sugerează că prostaglandinele reglează metabolismul în celulele corpului, adică „hormonii celulari”. Acestea afectează procesele de coagulare a sângelui, reduc tensiunea arterială, inhibă secreția de suc gastric etc. Cea mai importantă proprietate a prostaglandinelor este capacitatea lor de a stimula contracția mușchilor netezi.

Izoprenoizii sunt un grup mare de substanțe derivate din izopren, diverse ca structură și proprietăți. Acestea includ terpene, carotenoide și steroizi. În natură, terpenele se găsesc în uleiuri esențiale. Spre deosebire de uleiurile grase, uleiurile esențiale sunt volatile și se evaporă complet, fără a lăsa uleiuri grase în urmă. Uleiurile esențiale sunt surse de mirosuri ale diferitelor plante. În medicină, utilizarea uleiurilor esențiale este deosebit de importantă în aromaterapie.

Carotenoidele similare ca structură cu pigmentul natural caroten includ vitamina A1. Vitamina A1 este considerată un factor de creștere. Dacă există o lipsă a acestuia în alimente, există o întârziere a creșterii, pierderea în greutate, uscarea corneei ochiului și scăderea imunității.

Steroizii includ substanțe de origine animală și vegetală pe care se bazează sistemul sterani. Se disting o serie de steroizi: steroli, acizi biliari, hormoni steroizi, agliconi de glicozide cardiace, agliconi de saponine steroizi.

Studiul acestor proprietăți face posibilă înțelegerea transformărilor chimice care au loc cu lipidele atunci când sunt utilizate ca medicamente, pentru a prezice modificările care apar în timpul depozitării medicamentelor, pentru a înțelege relația dintre structura lor chimică și efectul asupra organismului și să exploreze noi metode de sinteza a medicamentelor.

OBIECTIVE DE ÎNVĂȚARE

Scopul general: Să fie capabil să interpreteze structura și proprietățile chimice ale lipidelor nesaponificabile pentru a studia în continuare funcțiile biomedicale și farmaceutice ale acestora.

Obiective specifice.

1. Definiți lipidele în funcție de clasificarea lor.

2. Interpretați structura reprezentanților individuali ai lipidelor nesaponificabile.

3. Întocmește ecuații pentru reacțiile caracteristice lipidelor nesaponificabile.

1. Întrebări teoretice de bază:

1. Clasificarea lipidelor.

2. Structura lipidelor nesaponificabile - prostaglandine.

3. izoprenoide. Structura și proprietățile chimice ale terpenelor - camfor, mentol, mentan, α-pinen, borneol.

4. Structura carotenoizilor (vitamina A1) si a steroizilor. Colesterol, acizi biliari, hormoni steroizi, androgeni și agliconi ai glicozidelor cardiace.

5. Semnificația medicală, biologică și farmaceutică a lipidelor.

2. Termeni de bază și definițiile acestora:

ÎN lipide nesaponificabile includ izoprenoide și prostaglandine care nu sunt capabile de hidroliză.

Prostaglandine- Sunt substante fiziologic active de origine biogena care stimuleaza muschii si scad tensiunea arteriala. Prostaglandinele conțin o grupă carboxil și 20 de atomi de carbon în moleculă, adică pot fi considerate derivați ai acidului eicosanoic.

Izoprenoide- acesta este un grup de compuși naturali care conțin fragmentul de izopren CH2 = C (CH 3) CH = CH2. Unele medicamente, vitamine, hormoni, substanțe aromatice și altele asemenea au structura izoprenoidă. Izoprenoidele includ terpene, carotenoide.

Terpenele. Grupul terpenelor include hidrocarburile terpenice și derivații lor de oxigen (alcooli, aldehide, cetone), așa-numitele terpenoide (mentol, camfor). Hidrocarburile terpenice includ hidrocarburi nesaturate cu compoziția (C5H8) n, unde n indică numărul de fragmente de izopren și variază de la 2 la 8. În natură, terpenele se găsesc în uleiurile esențiale.

Carotenoide- un grup de pigmenți naturali care conțin un număr semnificativ de legături duble conjugate, ceea ce, de fapt, explică culoarea acestora. Majoritatea carotenoidelor sunt clasificate ca tetraterpene deoarece moleculele lor conțin 40 de atomi de carbon.

Toți izomerii carotenului sunt precursori ai vitaminelor din grupa A, adică provitaminele. Sub influența enzimelor din organism, acestea sunt descompuse local Conexiuni S-S cu formarea vitaminei A - retinol.

Vitamina A (retinol) găsit numai în produsele de origine animală. Sursele sale bogate sunt unt, galbenus de ou, ficat de animal si pește de mare, ulei de peste.

Steroizi- Acestea sunt lipide ale organismelor animale. Structura lor se bazează pe un miez de inel chotiroxil condensat, care se numește steran. Steroizii includ diverse substanțe de natură hormonală, de exemplu colesterolul.

Dereglarea metabolismului colesterolului în corpul uman duce la depunerea acestuia pe pereții arterelor și la scăderea elasticității vaselor de sânge (ateroscleroză). Colesterolul este transformat în alți steroizi în organism, de ex. acizi biliari , care îndeplinesc o funcție importantă în digestia alimentelor. Colesterolul este precursorul tuturor hormonilor steroizi. Hormonii - acestea sunt substanțe biologic active formate ca urmare a activității glandelor endocrine și participă la reglarea metabolismului și a funcțiilor fiziologice ale organismului. Hormonii sexuali - sunt substante care sunt produse de organele genitale si regleaza functiile sexuale. Acestea includ hormoni feminini (gestageni și estrogeni) și masculini (androgeni).

Informații conexe.

1. Ce substanțe legate de carbohidrați cunoașteți?

Glucoză, fructoză, amidon, celuloză, chitină.

2. Ce rol joacă carbohidrații într-un organism viu?

Carbohidrații sunt cele mai importante surse de energie necesare vieții organismelor.

3. În urma ce proces se formează carbohidrații în celulele plantelor verzi?

Carbohidrații se formează în celulele plantelor verzi ca rezultat al fotosintezei.

Întrebări

1. Ce compoziție și structură au moleculele de carbohidrați?

Carbohidrații sunt formați din carbon, hidrogen și oxigen. Cele mai multe dintre ele au același raport de hidrogen și oxigen în moleculă ca și în molecula de apă.

Toți carbohidrații sunt împărțiți în simple sau monozaharide și complecși sau polizaharide. Di- și polizaharidele sunt formate prin combinarea a două sau mai multe molecule de monozaharide. Deci, zaharoza ( zahăr din trestie de zahăr), maltoza (zahărul de malț), lactoza (zahărul din lapte) sunt dizaharide formate prin fuziunea a două molecule de monozaharide.

2. Ce carbohidrați se numesc mono-, di- și polizaharide? 3. Ce funcții îndeplinesc carbohidrații în organismele vii?

Toți carbohidrații sunt împărțiți în simple sau monozaharide și complecși sau polizaharide. Dintre monozaharide, cele mai importante pentru organismele vii sunt riboza, deoxiriboza, glucoza, fructoza și galactoza.

Di- și polizaharidele sunt formate prin combinarea a două sau mai multe molecule de monozaharide. Astfel, zaharoza (zahărul din trestie), maltoza (zahărul din malț), lactoza (zahărul din lapte) sunt dizaharide formate prin fuziunea a două molecule de monozaharide. Dizaharidele sunt similare ca proprietăți cu monozaharidele. De exemplu, ambele horony sunt solubile în apă și au un gust dulce.

Polizaharidele constau din număr mare monozaharide. Printre acestea se numără amidonul, glicogenul, celuloza, chitina etc. Odată cu creșterea numărului de monomeri, solubilitatea polizaharidelor scade și gustul dulce dispare.

Funcția principală a carbohidraților este energia. În timpul descompunerii și oxidării moleculelor de carbohidrați, se eliberează energie (cu descompunerea a 1 g de carbohidrați - 17,6 kJ), ceea ce asigură funcțiile vitale ale organismului.

Când există un exces de carbohidrați, aceștia se acumulează în celulă ca substanțe de rezervă (amidon, glicogen) și, dacă este necesar, sunt folosiți de organism ca sursă de energie.

Carbohidrații sunt folosiți și ca material de constructie.

Unele polizaharide fac parte din membranele celulare și servesc drept receptori, permițând celulelor să se recunoască între ele și să interacționeze.

Misiuni

Analizați Figura 6 „Schema structurii polizaharidelor” și textul paragrafului. Ce presupuneri puteți face pe baza unei comparații a caracteristicilor structurale ale moleculelor și a funcțiilor îndeplinite de amidon, glicogen și celuloză într-un organism viu? Discutați această problemă cu colegii dvs. de clasă.

Structura moleculelor de carbohidrați prezentate în figură le permite să îndeplinească anumite funcții.

Lanțurile polimerice de amidon și glicogen le permit să se acumuleze în celulă ca substanțe de rezervă (întrucât sunt compacte datorită capacității de a se îndoi și ondula) și, dacă este necesar, să fie folosite de organism ca sursă de energie.

Structura moleculelor de celuloză (lanțuri lungi, drepte) le face ideal pentru utilizare ca material de construcție (celuloza este o componentă structurală importantă a pereților celulari ai multor organisme unicelulare, ciuperci și plante).