Көмірсулар, олардың биологиялық маңызы.Моносахаридтер, олардың стереоизомериясы

Пән: Химия
Жұмыс түрі: Материал
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Жоспары

Кіріспе

Негізгі бөлім

Көмірсулар, олардың биологиялық маңызы.
Көмірсулардың жіктелуі.
Моносахаридтер, олардың стереоизомериясы.
Моносахаридтер химиялық қасиеттері.
Гомополисахаридтер.
Гетерополисахаридтер.
Құрамы аралас көмірсулы биополимерлер.

Қорытынды

Пайдаланылған әдебиеттер

1. Көмірсулардың биологиялық ролі және жіктелуі.

Көмірсулардың маңызы өте жоғары. Олар тұқымқуалау қабілетін дамыту үшін синтезделетін нуклеин қышқылдарының ( ДНҚ, РНҚ ) құрамына кіреді. Эритроциттердің қабықшасына енетін көмірсулар қанның тобын сипаттайды. Гликопротеидтердің құрамындағы көмірсулар ( фибриноген, протробмин ) қанның ұюын реттейді. Тиреоглобулиндеген гормонның құрамында кездеседі. Көмірсулар ағзада майлы қышқылдарды синтездеу үшін пайдаланылады, бастапқы энергетикалық материал болып саналады, сол сияқты иммунитеттің пайда болуына себепші болып, қорғаныс қасиеттерін көрсетеді.

Көмірсулар көп тараған қосылыстарға жатады. Олар құрылысына қарай екі түрге бөлінеді : қарапайым қанттар - моносахаридтер және олардың поликонсациялануы нәтижесінде пайда болатын күрделі қанттар немесе полисахаридтер.

Көмірсулар гидролиздену қабілетіне қарай екі түрлі болып келеді:

1. Моносахаридтер - олар гидролизге ұшырамайды. Олардың жалпы формуласы С _n (H ₂ O) _n , осыған байланысты көмірсулар деп аталады. Мысалы, глюкозаның молекулалық формуласы С ₆ Н ₁₂ О ₆ немесе С ₆ (Н ₂ О) ₆ .

2. Күрделі көмірсулар гидролизденеді, олардың ішінде төменгі молекулалық қосылыстарын олигосахаридтер деп атайды, олар гидролизденгенде, 2-10 моносахаридтерге дейін ыдырайды. Олигосахаридтерден күрделірек полисахаридтер - жоғарғы молекулалық көмірсулар гидролизденгенде мыңдаған молекула моносахаридтер пайда болады.

2. Моносахаридтер.

Моносахаридтер (монозалар) гетерофункционалды қосылыстарға жатады, себебі, олардың құрамында бір оксотоп ( альдегид немесе кетон тобы ) және бірнеше гидрокси топтар болады.

Альдегид тобы бар моносахаридтер альдоза, ал кетон топтылар (көбінесе екінші С-2 көміртегі атомында ) - кетоза деп аталады.

Моносахаридтер тізбектің ұзындығына қарай ( 3-10 ) триоза, тетроза, пентоза, гексозаларға бөлінеді. Олардың ішінде көп тарағандарына және биологиялық маңыздыларына пентозалар мен гексозалар жатады.

Моносахаридтердің ашық тізбекті түрін проекциялық Фишер формуласы бойынша көрсетеді, бірақ олар тұйықталған түрде де бола алады.

Бес және алты көміртегілі моносахаридтердің конформациясы альдегид және кетон тәріздес, олардағы альдегид және кетон топтары кеңістікте С-4 және С-5 атомдарындағы гидроксил топтарына жақын орналасқандықтан, олар тұйықтала алады, сондықтан да олар молекулаішілік әрекеттесу реакциясының нәтижесінде циклды жартылай ацетальға немесе жартылай кетальға айналады.

Егер альдогексозадағы альдегид тобы 5-ші көміртегідегі гидроксил тобымен әрекеттессе, алты мүшелі термодинамикалық тұрақты пиранозалық цикл пайда болады, ал егер 4-ші көміртегімен әрекеттессе, бес мүшелі фуранозалық циклге айналады.

О Н

Н - С -ОН

НО - С - Н

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

Д - глюкоза

Циклды түрінде ( ашық түрімен салыстырғанда ) тағы да бір қосымша хиральдық орталық пайда болады, себебі оксотоптағы көміртегі атомы симметриясыз атомға немесе хиральдық атомға айналады. Бұл орталықты аномерлік деп атайды және оған тәуелді α және β - аномерлер ( изомерлер ) түзіледі.

Кетогексозалар да α және β -аномерлер болып есептелетін екі түрде болады. Осы қосылыстардағы бесінші С-5 көміртегідегі ОН - тобы екінші көміртегідегі оксотоппен әрекеттеседі де, бес мүшелі фуранозалық циклге айналады.

СН ₂ ОН СН ₂ ОН

С = О С - ОН

НО - С - Н НО - С - Н

Н - С - ОН Н - С - ОН

Н - С - ОН Н - С - О

СН ₂ ОН СН ₂ ОН

фруктоза аралық α-Д-фрукто β-Д-фрукто

(ашық түрі) түрі фураноза фураноза

Моносахаридтердің циклды (немесе тұйықталған) түрін бейнелеу үшін проекциялық Хеуорс формуласы пайдаланылады.

α және β аномерлер былай анықталады : жартылай ацеталь тобы цикл жазықтығының жоғары жағында болса, α - аномер, ал төменгі жағында болса, β -аномер болып есептеледі.

Хеуорс формуласы бойынша көрсетілетін пиранозалық сақина бір жазықтықта жатпайды, бұл тек жоба түрінде көрсету үшін пайдаланылады. Нақты түрі болып "кресло (орындық) " немесе "ванна (қайық) " саналады, себебі олар энергетикалық ең ұтымды түрлері болып табылады.

Пентозалар - моносахаридтер, жалпы формуласы С ₅ Н ₁₀ О ₅ , табиғатта көбінесе күрделі молекулалардың бөлігі түрінде кездеседі. Пентозалар ағаштардың құрамында болады ( 10-25 % ) т. б.

Пентозалар моносахаридтерге тән реакцияларға түседі. Пентозалардың ішіндегі ең маңыздыларына рибоза, дезоксирибоза, ксилоза жатады.

О Н

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

α -Д-рибофураноза β- Д-рибофураноза

Рибоза маңызды қызметтер атқарады, нуклеин қышқылдарының құрамында кездеседі, тағы да бірталай биологиялық маңызды жоғары қосылыстардың құрамында болады. Тотықсызданған кезде рибит деп аталатын көп атомды спиртке айналады.

Дезоксирибоза - дезоксирибонуклеин қышқылдарының (ДНҚ) құрамына енеді және міндетті түрде, рибоза сияқты, энергетикалық ұтымды β - түрінде болады.

О Н

Н - С - Н

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

2- Д-дезоксирибоза α-Д-дезоксирибоза α - β - Д-дезоксирибофураноза

Ксилоза :

О Н

Н - С - ОН

НО - С - Н

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

Д - ксилоза α-Д-ксилофураноза β-Д-ксилофураноза

Гексозалар: глюкоза, галактоза, фруктоза. Ашық және циклды (пиранозалық, фуранозалық) түрлері, α және β-түрлері.

Глюкоза (жүзімнің қанты) табиғатта көп тараған қосылыстарға жатады. Өсімдіктердің және жануарлардың жасушаларында, қанда және ұлпалардың сұйықтарында глюкоза изотоникалық ерітінді түрінде болады, соның арқасында осмос қысымы қалыпты түрде сақталады. Изотоникалық ерітінділерге 0, 9% NaCI және 4, 5% глюкозаның ерітінділері жатады. 4, 5% глюкозаның изотоникалық ерітіндісі рН-ы, буферлігі және басқа қасиеттері бойынша қанның сары суына жуық болады.

Циклды глюкоза кристалданған түрде болады, суда еріген кезде α- және β- пиранозалық немесе фуранозалық түрлеріне айналып, химиялық тепе-теңдікті орнатады. Олардың ішінде β-пиранозалық түрі көп мөлшерде болады.

О Н

С

Н - С - ОН

НО - С - Н

Н - С - ОН

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

α-Д-глюкопираноза Д - глюкоза β-Д- глюкопираноза

Галактоза - глюкозаның кеңістіктік изомері болып саналады, оның өзгешелігі төртінші көміртегі атомындағы топтар басқаша орналасады.

О Н

Н - С - ОН

НО - С - Н

Н - С - ОН

СН ₂ ОН

α-Д-галактопираноза β-Д-галактопираноза

Фруктозаның (левулеза) ашық және тұйық тізбекті құрылымдық формулалары жоғарыда берілді.

Фруктоза бос күйінде балдың құрамында кездеседі. Күрделі қанттардың - қызылша, тростник қанттарының құрамында болады, олардың гидролизденуі нәтижесінде фруктоза пайда болады.

Фруктозаға жүргізілетін сапалы реакцияға Селивановтың реакциясы жатады. Осы реакция бойынша фруктозаның ерітіндісін концентрленген тұз қышқылы және резорцинмен қыздырса, күрең-қызыл түске боялады.

Моносахаридтердің стериоизомериясы.

Моносахаридтердер құрылымдық формуласы бойынша көп изомерлері болып келеді, себебі олардың құрамында бірнеше хиральдық орталық болады. Мысалы, альдопентозаларда үш хиральдық орталық болғандықтан, N = 2 ³ = 8 (4Д+ және 4L-) .

Моносахаридтердің салыстырмалы конфигурациясы глицерин альдегидімен (эталон) салыстырып, анықталады. Альдопентозалардың соңғы хиральдық атомы болып С-4, ал альдогексозаларда С-5 саналады. Егер осы хиралдық көміртегі атомының конфигурациясы Д-глицерин альдегидінің конфигурациясымен сәйкес келсе, моносахаридті Д-қатарға жатқызады. Табиғатта кездесетін көптеген моносахаридтер Д-қатарға жатады, себебі жанды ағзалар L-түрін қорыта алмайды және оларды қабылдамайды. Мысалы, ашу процесін жүргізетін жасушалар этил спиртін тек қана Д-глюкоза үшін пайдаланады, ал L-глюкоза спирттік ашу процесс жүрмейді.

3. Моносахаридтердің химиялық қасиеттері.

Моносахаридтер гетерофункциональды қосылыстарға жатады, себебі құрамында бір уақытта карбонил және гидроксил топтары кездеседі, сондықтан олардың реакциондық активтілігі жоғары болып келеді, өйткені карбонил және гидроксил топтары арқылы реакцияларға түсе алады.

Моносахаридтердің тотығу гликурон қышқылдары.

Моносахаридтердің тотығу реакцияларын глюкоза арқылы қарастырамыз.

Глюкоза өте жеңіл тотығады, биологиялық сұйықтарда глюкозін анықтау үшін арнайы реактив қолданылады: Cu(OH) ₂ , Фелинг реактиві, Ag ₂ O. Олардың құрамында металдың катионы болады, олар глюкозаның көмегімен тотықсызданады.

глюкоза көкшіл түсті тұнба глюкон қышқылы қызыл түсті

Троммер реакциясы.

Урон қышқылдары глюкозадан алынады, бірінші ретті спиртті тобын тотығу реакциясы нәтижесінде алынады, ол үшін бірінші көміртегідегі альдегид тобын қорғау керек.

Д-глюкоза Д-глюкурин қышқылы

Урон қышқылдары декарбоксилдену реакциясының нәтижесінде Д-глюкурон қышқылынан Д-ксилоза пайда болады. Осы реакция гексозалармен пентозалардың арасындағыгенетикалық байланыстылығын көрсетеді.

Урон қышқылдары ағзада маңызды қызмет атқарады, өйткені олар бауыр жасушаларында улы заттарды детоксикацияландырады, несеппен глюкуронидтер түрінде бөліп шығарады.

Моносахаридтердің тотықсыздануы. Сорбит. Ксилит.

Моносахаридтердің маңызды реакциясы болып сутектің көмегімен жүретін тотықсыздану реакциясы саналады. Олар көп атомды спирттерге айналады, оның ішінде сорбит пен ксилитке көңіл аударуға болады, себебі қант диабетімен ауыратын адамдарға қолданылады.

Тағамдардың құрамындағы сорбитпен ксилит қанның құрамындағы глюкозаның мөлшерін өзгертпейді, жасушаға пайда болып осы қосылыс өздеріне сәйкес моносахаридтерге дейін тотығады да ағзада энергетикалық және пластикалық материал ретінде пайдаланылады.

4. Аминді қанттар - (глюкозамин, галактозамин) . Нейрамин және сиал қышқылдары туралы жалпы түсініктер.

Аминдіқанттар - моносахаридтердің туындылары болып саналады, олар құрамындағы ОН-топтары NH ₂ тобына алмасады. Қандай көмертегінде орналасуына қарай 2-амино, 3-амино, 4-аминоқанттар, т. б. деп бөлінеді. Амин тобының санына қарай моно және диаминді қанттар деп бөлінеді.

Табиғатта аминді қанттар полисахаридтердің бөліктері болып келеді. Олар полисахаридтердің қышқылдық нәтижесінде пайда болады, оларды жасанды реакциялар арқылы синтездеуге болады.

Адамның және жануарлардың ағзасында кездесетін аминді қанттарға Д-глюкозамин және Д-галактозо-амин жатады.

Глюкозамин қалдығы хитин деген полисахаридтін құрамында кездеседі, ол жәндіктердің және шаян тәріздестердің сыртқы қабатшасының құрамында бастапқы бөлігі болып келеді. Хондрозоаминқалдығы неміршектердің құрамындағы полисахаридтерді құрайды.

Аминді қанттар жануарлардың, өсімдіктердің және баткриалардың мукополисахаридтердің құрамында болады, гликопротеидтердің және гликолипидтердің көмірсутектік компоненті болып келеді, осы жоғарғы молекулалаық қосылыстардың құрамындағы аминді қанттардың амин топтары ацилирленген, кейде сульфаттанған.

Моносахаридтердің маңызды туындысы болып нейрамин қышқылы саналады, ал осы қышқылдың туыныдларына - сиалқышқылдары жатады.

Бос күйінде олар жұлын сұйығында кездеседі. Нейрамин қышқылының көміртектік тізбегі 9 көміртегінен тұрады, кетон тобы бар, неирамин қышқылының негізі болып кетононозе немесе (ионулоза) саналады.

Гомополисахаридтер (амилоза, амилолопектин, декстрандар, гликоген)

Крахмал-екі бөліктен тұрады: амилозадан және амилопектиннен. α-амилозадағы α-глюкопиранозалық қалдықтары бір-бірімен α-1, 4 гликозидтік байланыс арқылы қосылған. Пайда болған байланыс бірінші молекуласынан жартылай ацетальді топ алынады, екінші молекуласынан төртінші көміртегіндегі жай гидроксил тобы қатысады. Пайда болған амилозаның дисахаридтік фрагменті мальтоза болып келеді.

Амилопектинде- α-Д-глюкопиранозалардың тұрады, бірақ амилозаға қарағанда тармақталған болып келеді. Бастапқы тізбегінде α-Д-глюкопиранозалар бір-бірімен α-1-4, гликозидтік байланыс арқылы қосылады, ал тармақталған жерінде α-Д- қалдықтары α-1-6- гликозидтық байланыс арқылы қосылады. Тармақталған екі нүктенің арасында 20-25 глюкозаның қалдықтары болады. Амилопентиннің молекулярлық массасы 1-6 млн-ға жетеді.

Ас қорытатын жүйедегі крахмалдың құрамындағы α-1-4 және α-1-6- глюкозидтік байланыстар ферменттің көмегімен үзіледі. Жоғарғы молекулалық крахмал гидролизденген кезде молекула салмағы төмен бөліктерге ыдырайды, осы полисахаридтердің қоспасын декстрандар деп тайды.

Декстрандар - полисахаридтер болып келеді. Олар α-Д- қалдықтары бір-бірімен α-1-6-байланыс арқылы қосылады және тармақталған жерлерінде α-1-4 гликозидтік байланыс пайда болады, байланыстардың түрлеріне қарай амилопектинге және гликогенге ұқсас болмайды. Емдеу тәжірибесінде декстран қан жоғалтқанда қанның орнына пайдаланылады, себебі декстран тұрақтылығы оған сәйкес келеді, сонымен бірге ол қысымды реттейді. Декстранның молекулалық массасы 0, 5х10 ⁵ . Декстранды қант қызылшасының қалдығынан алады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.