Учебник. Углеводы



Углеводы

Углеводы с общей формулой C x (H 2 O) y – это полиспирты, содержащие альдегидную или кетонную группировку.

Следующая схема наглядно показывает генеалогию углеводов (сахаридов):

В молекуле моносахарида для указания числа углеродных атомов к корню соответствующего греческого числительного прибавляют окончание «-оза».

Моносахариды обычно изображаются формулами Фишера, в которых углеродная цепь располагается линейно. В табл. 13.1 приведены первые четыре типа моносахаридов.

альдозы триозы
C3H6O3
тетрозы
C4H8O4
пентозы
C5H10O5
гексозы
C6H12O6

рибоза

глюкоза
кетозы
фруктоза
Простейшие моносахариды

*) асимметрические атомы углерода, связанные с четырьмя разными заместителями.

Простейшие моносахариды триозы:
       
глицериновый альдегид (альдотриоза)         дигидроксиацетон (кетотриоза)

Альдегидная (кетонная) форма моносахарида находится в равновесии со своей таутомерной циклической формой. Например, альдогексоза (глюкоза) образует циклическую форму, в основе которой лежит пирановый гетероцикл:

       
глюкоза (альдогексоза)         глюкоза глюкопираноза

Циклизация кетогексозы (фруктозы) приводит к образованию пятичленного фуранового цикла:

       
фруктоза (кетогексоза)         фруктоза фруктофураноза

При образовании циклической структуры группа ОН, связанная с C1, может расположиться по ту же сторону от кольца, что и ОН-группа, связанная с C2 (α-форма) или по противоположную сторону кольца (β-форма), что играет существенную роль при образовании полисахаридов.

При связывании двух моносахаридов по реакции конденсации образуются дисахариды с возникновением гликозидной связи:

+
гликозидная связь

При конденсации глюкозы и фруктозы образуется дисахарид сахароза (пищевой сахар).

+ +

В зависимости от места образования гликозидной связи различают несколько дисахаридов: тип сахарозы (α-1,2-связь), тип мальтозы (α-1,4-связь), тип лактозы (β-1,4-связь):

+       (тип α-1,4)
глюкоза глюкоза мальтоза (солодовый сахар)

      (тип β-1,4)
остаток глюкозы               остаток глюкозы
лактоза (молочный сахар)

Полисахариды – высокомолекулярные соединения общей формулы (C6H10O5)n. Важнейшими представителями этих высших полиоз являются крахмал, гликоген, целлюлоза.

Крахмал – полиоза растительного происхождения, состоящая из двух фракций – амилозы и амилопектина, соотношение между которыми колеблется в пределах 1:9 – 1:4. Отличие между амилозой и амилопектином заключается в том, что в амилопектинах помимо α-1,4-гликозидной связи имеются разветвления по α-1,6-связи. Поскольку α-1,4-гликозидная связь типична для мальтоз, то гидролиз крахмала обычно происходит по схеме

(C6H10O5)n (C6H10O5)n C12H22O11 C6H12O6.
крахмал декстины, растворимые крахмалы мальтоза глякоза

Гликоген (животный крахмал) играет роль резервного полисахарида. Конечным продуктом сложных превращений гликогена в мышцах является молочная кислота.

Гликозидные цепи α-1,4-типа в молекуле гликогена более разветвлены по связи α-1,4-типа, поэтому их молекулярный вес достигает 1ċ106 единиц.

Клетчатка (целлюлоза) – полисахарид, среднее число гликозидных фрагментов β-1,4-типа в которых достигает 6000–12000.

Инулин – резервный полисахарид растений, гидролизуется во фруктозу.

Структура молекул крахмала и целлюлозы приведена ниже:

крахмал

целлюлоза





 

© Физикон, 1999-2015