Химические свойства моносахаридов

В химическом отношении монозы в растворах проявляют свойства спиртов, карбонильных соединений и полуацеталей. В каждой конкретной реакции моносахарид реагирует либо в открытой, либо в циклической форме.

– Алкилирование в мягких условиях даёт алкилглюкозид. Причём в реакцию вступает только наиболее активный гликозидный (полуацетальный) гидроксил. В жёстких условиях реакция идёт глубже. Моносахариды вступают в процесс в циклической форме.

α-D-глюкопираноза метил-α-D-глюкопиранозид

пентаметил-α-D-глюкопиранозид

– Аналогично протекает реакция ацилирования

α-D-глюкопираноза пентаацетил-α-D-глюкопиранозид

– Альдозы легко окисляются. В мягких условиях образуются одноосновные гидроксикислоты (альдоновые кислоты). При энергичном окислении получаются двухосновные гидроксикислоты

– При восстановлении моносахариды переходят в многоатомные спирты

– Реакции моносахаридов с синильной кислотой позволяют устанавливать конфигурацию молекулы и из низших моносахаридов получать высшие.

Рибоза

Рибоза играет большую биологическую роль. Она входит в состав рибонуклеиновых кислот (РНК). Остаток ее производного, дезоксирибоза, в котором гидроксильная группа у второго атома углерода замещена водородом с потерей атома кислорода (дезокси – отсутствие атома кислорода), входит в состав дезоксирибонукле-иновых кислот (ДНК).

В природе пентозы встречаются, главным образом, в виде полисахаридов – пентозанов – которые при гидролизе дают пентозы

Пентозаны обнаружены в древесине, в сене, соломе, подсолнечной лузге и т.д. При нагревании с кислотами пентозы отщепляют по 3 молекулы воды и переходят в циклический альдегид – фурфурол.

Гексозы

Из гексоз наибольшее значение имеют D-глюкоза, D-манноза,
D-галактоза и D-фруктоза. D-(+)-глюкоза или виноградный сахар в больших количествах содержится в растениях и живых организмах.

Очень много её в соке винограда и других сладких плодов. Распространённости глюкозы способствует большая устойчивость её конформации. D-(+)-глюкоза – сладкое вещество (примерно ²/₃ сладости тростникового сахара), кристаллическое. При восстановлении глюкоза даёт 6-атомный спирт – сорбит. Он тоже сладок и находится в ягодах рябины, соке вишен, слив, яблок, груш и т.д. В промышленности глюкозу обычно получают из крахмала кипячением его с разбавленной серной кислотой, применяется в кондитерском производстве как дешёвый заменитель тростникового сахара. В хлопчатобумажной промышленности она используется как восстановитель при крашении и печатании. Из глюкозы получают аскорбиновую кислоту (витамин «С»). D-(+)-манноза сравнительно мало распространена в природе и встречается в ячмене, пшенице и т.д.

При восстановлении даёт спирт – маннит, который встречается в высушенном соке некоторых южных растений (маслины, жасмин, ясень). И манноза и маннит сладкие на вкус.

D-(+)-галактозавстречается в природе в виде полисахаридов, (молочный сахар).

D-(+)-галактоза

При восстановлении даёт спирт, дульцит, содержащийся в растениях. D-(–)-фруктоза или фруктовый сахар вместе с глюкозой находится в соке многих плодов.

Смесь равных количеств D-глюкозы и D-фруктозы составляет около 80 % массы мёда. Фруктоза в 1,5 раза слаще тростникового сахара и 2 раза слаще глюкозы.

51.Полисахари́ды – общее название класса сложных высокомолеку-лярных углеводов, молекулы которых состоят из десятков, сотен или даже тысяч остатков моносахаридов.К этой группе сахаров относятся крахмал и целлюлоза(клетчатка). Оба полисахарида построены из остатков глюкозы: крахмал – из остатков α-D-глюкопиранозы, клетчатка – β-D-глюкопиранозы.

Их общая формула (С₆H₁₀O₅)_n или [ C₆H₇O₂(OH)₃]_n

Крахмал содержится в растениях и является запасным питательным веществом для них. Для человека и животных он также служит важнейшим питательным веществом. Крахмал в виде зёрен откладывается преимущественно в клубнях и зёрнах растений. Например, в основном техническом источнике крахмала – клубнях картофеля – содержится ~ 20 % крахмала. В зёрнах пшеницы его до 70 %. Крахмал – представляет собой белый нерастворимый в воде порошок. С йодом крахмал даёт синее окрашивание, которое исчезает при нагревании и вновь появляется при охлаждении. Зерно крахмала построено из двух различных веществ: амилозы, которая составляет внутреннюю часть зерна и амилопектина, являющегося оболочкой.

Амилоза построена из нескольких сот остатков α-D-глюкозы, соединённых по 1,4-связям и образующих линейную цепочку. В амилопектине линейные цепи связаны между собой ещё 1,6-связями и образуют высокоразветвлённые молекулы. Содержание амилозы в крахмале составляет 10…30 %, амилопектина – 70…90 %. Амилопектин с водой даёт клейстер, амилоза – коллоидный раствор. При гидролизе крахмалпостепенно расщепляется на более простые углеводы по схеме: крахмал→растворимый крахмал → декстрины → мальтоза → D-глюкоза. Крахмал имеет большую пищевую ценность. Из него изготовляют клей, гидролизом получают глюкозу. Блестящая корочка хлеба также состоит из декстринов. Основное значение хлебопечения состоит в превращении нерастворимого крахмала в растворимые и легко усваиваемые организмом декстрины. Очень близок по строению к крахмалу гликогенили животный крахмал. Это разветвленный полисахарид (C₆H₁₀O₅)_n со связями 1…4 в линейных участках и 1…6 в разветвлениях, молекулы которого также построены из остатков α-D-глюкопиранозы. Основной запасной углевод человека и животных. Гликоген является основной формой хранения глюкозы в животных клетках. Гликоген содержится во всех тканях, откладывается в печени и является резервным веществом в организме человека и животных (в растениях такие функции выполняет крахмал).

Целлюлоза(клетчатка). По общей своей массе целлюлоза на Земле занимает первое место среди всех органических соединений, обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40…55 %), в волокнах льна (60…85 %) и хлопка (95…98 %). Основная составная часть оболочки растительных клеток (отсюда второе название – клетчатка). Образуется в растениях в процессе фотосинтеза. Молекулы целлюлозы, подобно молекулам амилозы крахмала, имеют линейное строение. Целлюлоза не растворяется в воде, эфире и спирте, устойчива к действию разбавленных щелочей, кислот, слабых окислителей, растворима в реактиве Швейцера. При действии на целлюлозу растворов кислот, она гидролизуется до D-глюкозы.В промышленных масштабах целлюлозу выделяют в огромных кол-вах при производстве бумаги. Значительное кол-во целлюлозы идёт на получение искусственных волокон, пластмасс.

52. Липиды (от греч. lipos – жир) представляют собой группу природных органических соединений, различающихся по своей химической структуре и функциям. Однако они характеризуются следующими общими признаками: нерастворимостью в воде, а растворимостью в органических растворителях (эфире, хлороформе, бензоле), гидрофобностью и содержанием высших жирных кислот.

Липиды содержатся в животных и растительных организмах. Извлекают из любого растительного материала в виде сложной смеси и в зависимости от способов и приемов экстрагирования, вида растворителя различают свободные, связанные и прочно связанные липиды.

Состав свободных и связанных липидов неодинаков. Основная фракция свободных липидов – триацилглицеролы (60-70%), а связанных липидов (фосфолипидов) от 30 до 40%.

ФУНКЦИИ ЛИПИДОВ

В организме липиды выполняют пять основных функций:

1) энергетическую – являются резервными соединениями, основной формой запасания энергии и углерода. При окислении 1г нейтральных жиров (триацилглицеролов) выделяется около 38 кДж энергии;

2) защитную – липиды (воски) образуют защитные водоотталкивающие покровы растений, их семян и плодов и термоизоляционные (жир) прослойки у животных организмов;

3) структурную – являются главными структурными компонентами клеточных мембран;

4) липиды служат предшественниками ряда других биологически активных веществ – витамина Д, желчных кислот, каротиноидов, стеролов и т.д.;

5) регуляторную – производными жирных кислот являются стероидные гормоны и простагландины – гормоны местного действия. От свойств и структуры мембранных липидов во многом зависит активность мембраносвязанных ферментов. Липидами являются жирорастворимые витамины и провитамины (каротины, стеролы); обладая высокой биологической активностью, эти вещества оказывают регулирующее влияние на обмен веществ.

КЛАССИФИКАЦИЯ ЛИПИДОВ

Существует несколько классификаций липидов. Наибольшее распространение получила классификация, основанная на структурных особенностях липидов и их способности к гидролизу (рисунок 1).

Рисунок 1 – Классификация липидов

53. Простые и сложные липиды легко омыляются. При действии кислот и щелочей на них происходит расщепление сложноэфирной связи – омыление жира. При этом выделяются свободный спирт и свободные жирные кислоты или их соли.

Поиск по сайту: