Презентация на тему "Углеводы. Моносахариды. Строение, таутомерия, химические свойства"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Лекция №5 Углеводы. Моносахариды. Строение, таутомерия, химические свойства. Производные моносахаридов К углеводам относятся гетерофункциональные соединения полигидроксикарбонильного ряда и их производные. Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов. Составляет 2% от сухого остатка. Биологическая функция углеводов: Энергетическая – глюкоза главный источник энергии Пластическая – углеводы являются обязательным компонентом внутренних структур и мембран растительного и животного происхождения. Защитная – участвует в поддержании иммунитета, (тереотропный гормон) Синтетическая – участвует в синтезе нуклеиновых кислот Специфическая – отдельные углеводы участвуют в проведении нервных импульсов. Регуляторная – растительная пища содержит клетчатку, изменение, повышает секрецию.

• 
  Слайд 2
  

  В среднем в сутки необходимо 450г углеводов. По способности к гидролизу углеводы делят на 2 класса: Простые – не приводят к гидролизу. Сложные – подвергаются гидролизу, гидролиз идет с образованием простых углеводов. Простые моносахариды производные моносахаридов Сложные олигосахариды полисахариды (содержит от 2-10 (содержит до нескольких тысяч остатков моносахаридов) остатков моносахаридов) Олиго и полисахариды – продукты поликонденсации моносахаридов

• 
  Слайд 3
  

  Полисахариды ГомополисахаридыГетерополисахариды (однородные по (сложные углеводы включающие Составу сложные остатки различных Углеводы) моносахаридов) Моносахариды – относятся к полигидроксикарбонильным соединениям. Содержит группу С=О и гидроксильную группу ОН Класификация: По функциональной принадлежности Альдозы – полигидроксиальдегиды H O C (CHOH)n CH2OH (n=1-8) Кетозы – полигидроксикетоны СН2 С=О [СН(ОН)n] CH2-OH (n=1-7)

• 
  Слайд 4
  

  По атомов углерода в цепи: Триозы Тетрозы Пентозы Гексозы Молекулы моносахаридов содержат несколько центров хиральности, что является причиной большего числа стереоизомеров Альдогексозы Глюкозы – (виноградный сахар). - Содержится во всех растительных орг-х., в свободном состоянии регулирует осмотическое давление. Открытые не замкнутые формы моносахаридов изображают в виде проекционных формул Фишера:углеродная цепь записывается вертикально нумерация сверху.

• 
  Слайд 5
  

  НО CHO С H OH CH-OH HO H HO-CH H OH CH-OH H OH CH-OH CH2OH CH2-OH L-глюкоза D-глюкоза ЭнантиамеромD – ряда углеводов соответствует энантиомерα – ряда с противоположной конфигурацией всех центров хиральности.

• 
  Слайд 6
  

  Галактоза – входит в состав дисахарида лактозы, а также гликалиридов. В печени легко изомеризуется в глюкозу. Н О С HC HO-CH HO-CH H-CОH CH2ОН 3) Манноза – является эпимером глюкозы по с-2 Н О С HO-CH HO-CH CH-OH CH-OH CH2-OH

• 
  Слайд 7
  

  Альдопентозы D – рибоза – входит в состав нуклеотида –СН2- Н О С CH-OH CH-OH CH-OH CH2-OH

• 
  Слайд 8
  

  2) D – ксилоза – эпимер рибоза по с-3 Н O C HC-OH HO-CH HC-OH CH2OH

• 
  Слайд 9
  

  3) 2-дезокси-D-рибоза (дезоксирибоза)-производное рибозы, входит в состав ДНК H O C H-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH

• 
  Слайд 10
  

  Кетогексозы D-фруктоза – содержится во фруктах, мёде, сахаре. CH2OH Н-C=O HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH

• 
  Слайд 11
  

  Циклические формы моносахаридов. Образование циклических форм связано со способностями углеродной цепи принимать свободную конформацию с дальнейшим взаимодействием внутри одной молекулы карбонильной группы с гидроксильной группой. Это взаимодействие приводит к образованию циклической полуацетали. Устойчивыми являются 5-6 членные (пиранозные) циклы. Для изображения цикла используют формулу Хеуорса D-рибоза

• 
  Слайд 12
  

  D-рибопираноза Для альдоз характерно строение фуранозного цикла, которое происходит при взаимодействии карбонильного звена С1 и С5 . Нумерацию ведут от крайнего правого положения по часов стрелке. Последнее звено CH2OH выносят над плоскостью цикла, что является дополнительным D – признаком по Хеуорсу.

• 
  Слайд 13
  

  Открытая форма H O H O C C H OH H OH HO H HO O H OH H OH H OH HOCH2 H CH2OH O-H Проекция Фишера После 2-х перестановок С-5

• 
  Слайд 14
  

  Закрытая форма H C OH H OH HO H O H OH HOCH2 H Преобразованная формула Хеуроса Проекция Фишера

• 
  Слайд 15
  

  D – глюкопираноза. В бывшем карбонильном звене в результате внутримолекулярного взаимодействия возникает дополнительный центр хиральности за счет образования полуацетального гидроксила ,который сможет расположиться над и под плоскостью цикла. Его положение определяет вид аномера моносахаридов. 1)Если полуацетальный гидроксил расположен под плоскостью цикла, то имеем α- аномер , а если над плоскостью цикла , то β-аномер. OH H H OH αβ Если речь идет о смеси аномеров или его конфигурация неопределена , то положение полуацетального центра изображают волнистой линией.

• 
  Слайд 16
  

  Т.О. в растворе моносахариды переходят из циклических пиронозных и фуранозных форм через открытую форму данного моносахарида.Такой вид изомерии называют циклотоксотаутомерией, а изомеры-таутомерами. H-C=O H-C-OH H-C-OH H-C-OH CH2OH α,D-рибопиранозаα,D-рибопираноза

• 
  Слайд 17
  

  ,D – рибофураноза,D – рибофураноза Химические свойства моносахаридов. Свойство многоатомных спиртов проявляется в реакции взаимодействия моносахаридов со свежим раствором Cu(OH)2. В результате взаимодействия образуется хелатный комплекс, ярко – синего цвета, что свидетельствует о наличие α –диольного фрагмента в молекулах моносахаридов. Реакции протекают при обычной температуре. Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н Н

• 
  Слайд 18
  

  Н О Н О Н О 2- С С С H–OHH–OO–H HO–H + Cu(OH)2 O–H СuH–O H – OHH – OHHО – H HO–HH– ОHHО – H CH2-OH CH2-OHCH2-OH D – глюкоза Анионный хелатный комплекс глюкозат меди (2) 2. Свойство моносахаридов, как альдегидов проявляется в результате взаимодействия альдегидной группы с мягкими окислителями (при t). 2

• 
  Слайд 19
  

  НО ОНО СС H– ОHH– ОHCu2O HO–H + 2Cu(OH)2 HO–H + 2 CuOH Н –OH Н –OH H2O Н –OH Н –OH CH2-OH CH2-OH D – глюконоваяк-та Данная реакция используется в биохимическом анализе мочи, называется пробой троммера – используется для обнаружения глюкозы в моче.

• 
  Слайд 20
  

  Свойство моносахаридов, как спиртов проявляется в реакции этерификации с кислотами. Биологическое значение имеют эфиры фосфорной кислоты = фосфаты образующиеся по месту последнего звена с участием фермента фосфорилазы. O + HO – P – OH OH ,D – глюкопираноза 6-фосфат ,D– глюкопираноза O HO – P – HO

• 
  Слайд 21
  

  4. Моносахариды способны восстанавливаться водородом в присутствии катализатора – палладий, в результате реакции образуется многоатомный спирт, альдит. глюкоза – сорбит манноза – манезит калиоза – ксилит галактоза – дульцит. Н ОCH2-OH С С Н– C – OH Н– C – OH HO–C – H + Н2 HO–C – H H – C – ОHH – C – ОH Н – C – ОHH – C – ОH CH2-OH CH2-OH (СОРБИТ)

• 
  Слайд 22
  

  5. Свойства полуацеталей проявляются во взаимодействии циклических форм моносахаридов со спиртами, при этом, за счет уччастияполуацетального гидроксила моносахаридов и атома водорода Н – спирта , выделяется молекула воды и образуется - О - глюкозидная связь. + НО – СН3 метил - ,D- глюкопирамозид – СН3 H H H H H H H H -H2O

• 
  Слайд 23
  

  6. К специфическим свойствам моносахаридов, относятся различные виды окисления моносахаридов, реакции изомеризации, и брожения. Производные моносахаридов. Аминосахара – образуются на основе моноахаридов, в молекулах которых, гидроксильная группа второго атома углерода замещена аминогруппой (NH2). D – глюкозамин – в водном растворе он находится в циклической форме. 2амино-2-дезокси-D-глюкоза H O C H-C-NH2 HО-C-H H-C-ОH H-C-OH CH2OH

• 
  Слайд 24
  

  Аминогруппа часто ацилирована остатком уксусной кислоты, при этом образуется амидная группа– NH – CO. N – ацетил – D глюкозамин Аминосахара входят в состав групповых веществ крови, определяя их специфичность и являются компонентами полисахаридов. NH C = O CH3 NOH H H

• 
  Слайд 25
  

  Сахарные кислоты, и их ацелированные производные 1. Представителем является- D – глюкуроновая кислота, – образующаяся окислением глюкозы в 6-ти углеродном звене. Глюкуроновая кислота- является структурным компонентом полисахаридов. Участвует в образовании токсичных веществ, образуя водорастворимыеглюкураниды, выводя их с мочей.

• 
  Слайд 26
  

  Нейроновый и сиаловые кислоты. Нейроновые кислоты – получаются в результате альдольной конденсации ПВК и D – маннозамина. Содержит 9 атомов углерода в цепи. Содержит кетоновую группу рядом с карбоксилом, т.е. ее основой является популозановая кислота. Имеет систематическую номенклатуру. COOH OH HOOC + HOOC COOH OH O

• 
  Слайд 27
  

  ПВК H O СOОН СООН CC О С О+ H2N-C-HCH2 СН3HO-C-OH-C-OН H-C-OHH2N-C-H H-C-OHHО-C-H CH2OHH-C-OH H-C-OH CH2OH 2,5-дидезокси-5- аминопулозановая кислота

• 
  Слайд 28
  

  Сиаловые кислоты. Являются -ацетильными производными нейроминовойкислоты.Являются продуктом конденсации ПВК и -ацетил – мангазалина. COOH C=O CH2 H-C-OH O=C-H2N-C-H H3C HO-C-H H-C-OH H-C-OH CH2OH Нейроновые и сиаловые кислоты в свободном состоянии содержатся в спинномозговой жидкости. Сиаловые кислоты – компонент специфических веществ крови, входит в состав ганглиозидов мозга и участвуют в проведении нервных импульсов.