Слайд 2
«жизнь – это особая форма существования биополимерных тел
(систем), характеризующихся хиральной чистотой и способностью к самоорганизации и
саморепликации в условиях постоянного обмена с окружающей средой веществом, энергией и информацией» (акад. В.Гольданский, 1986 г.),
Виталий Иосифович Гольданский
Слайд 3
№ 14. Углеводы
«The Discovery of Honey» — Piero
di Cosimo (1462). (Courtesy of the Worcester Art Museum)
Слайд 4
Общая формула простых
моносахаридов Cn(H2O)m гидратированные
формы углерода, “углевод”.
англ. Carbohydrate carbon (углерод) и
(гидрат) – продукт присоединения воды
hydrate
Слайд 5
Карл Эрнст Генрих
Шмидт
автор русского слова
«углеводы» (1844)
Российский
химик немецко-балтийского происхождения, профессор Дерптского университета (ныне Тартуский университет),
член-корреспондент Петербургской Академии наук
13.06.1822 года-
27.02.1894 года
Слайд 6
Биологическая роль углеводов
Структурная функция
Строительный материал
клетки
(целлюлоза, хитин,
мурамин)
Энергетическая кладовая организма
(крахмал, гликоген)
Регулятор биохимических процессов
Транспорт в клетки биологически активных веществ
Составные элементы жизненно важных веществ (нуклеиновые кислоты, коферменты, витамины)
Слайд 7
Химический состав клетки
Жиры - 1- 5%
Углеводы - 0,2-2,0%
Нуклеиновые
кислоты - 1-2%
Низкомолекулярные органические
вещества – 0,1-0,5%
Белки - 10-20%
Слайд 9
В растениях
реакция фотосинтеза, осуществляется за счет солнечной
энергии с участием зелёного пигмента растений - хлорофилла.
6СО2 +
6Н2О
С6Н12О6 + 6О2
Получение углеводов
Солнечная энергия
Слайд 10
Elysia chlorotica
Sea slug species Elysia chlorotica feeding on
Vaucheria litorea, a yellow-green algae.
Вид небольших морских слизней, относящийся
к морским
брюхоногим моллюскам.
Слайд 11
Животные и человек не способны
синтезировать углеводы и получают их с различными продуктами растительного
происхождения
Слайд 12
Классификация углеводов
Моносахариды (простые сахара, например, глюкоза)
Олигосахариды (углеводы, содержащие
2-10 остатков моносахаридов, например сахароза).
Полисахариды (углеводы, содержащие более 10
остатков моносахаридов, но обычно – тысячи и миллионы).
Слайд 13
Моносахариды (монозы)
простейшие углеводы, не гидролизующиеся на более
простые углеводы (греч. mono – один)
Слайд 15
Классификация моносахаридов
a) по числу атомов
углерода в молекуле
Триозы, тетрозы, пентозы, гексозы, гептозы, октозы, нонозы,
декозы.
б) по функциональной группе
Альдозы – содержат альдегидную группу
Кетозы – содержат кетонную группу.
совмещённая классификация :
альдопентоза – альдоза и пентоза (рибоза)
кетогексоза – кетоза и гексоза (фруктоза)
Слайд 16
Стереоизомерия моносахаридов.
23=8
24=16
23=8
Слайд 17
Наиболее важные пентозы
Альдопентозы
Кетопентозы
Слайд 19
Эпимеры
Эпимерами называются диастереомеры моносахаридов, различающиеся конфигурацией
только одного асимметрического атома углерода, исключая последний.
Эпимером D-глюкозы
по С4 является
D-галактоза, а по С2 D манноза.
Слайд 20
Относительная конфигурация.
конфигурационный стандарт
Слайд 25
Экспериментальные факты, которые невозможно объяснить, исходя из формул
Фишера
Количество изомеров у моносахаридов оказалось вдвое больше, чем следует
из формул Фишера.
В растворах моносахаридов наблюдается явление мутаротации.
Моносахариды не проявляют некоторые типичные альдегидные реакции.
Один из гидроксилов проявляет специфические свойства.
Слайд 26
Циклические формы
А.А. Колли (1870)
Б. Толленс (1883)
Гликозидный
-ОН
AN
AN
Слайд 27
Циклические формы
диастереомеры
Слайд 30
Sir Walter Norman Haworth
Уолтер Нормен Хеуорс
1883 - 1950
английский химик-органик и
биохимик
Лауреат Нобелевской премии
по химии
1937
Слайд 35
МОНОСАХАРИДЫ. Циклические формы
Слайд 37
МОНОСАХАРИДЫ. Циклические формы
Слайд 38
Конформации молекул моносахаридов
-Аномер
-Аномер
-Аномер
-Аномер
Слайд 39
Изменение во времени угла оптического вращения свежеприготовленных растворов
моносахаридов, за счет установления равновесия, называют мутаротацией.
Кольчато-цепной (цикло-оксо-) таутомерией
называют динамическое равновесие между циклической и открытой формами моносахаридов в растворе.
α-D-глюкопираноза
+112°
-D-глюкопираноза
+19°
равновесие
+52,5°
Слайд 45
Свойства отдельных моносахаридов и их производных
Глюко́за («виноградный сахар»,
декстроза)
глюконеогенез
Гала́ктоземи́я
Левулеза, плодовый сахар
токсическое действие на центральную нервную
систему, печень и хрусталик глаза
Слайд 46
Производные моносахаридов .
НЕКЛАССИЧЕСКИЕ САХАРА
Дезоксисахара
рибоза
2-дезокси-D-рибоза
2-дезокси-
-рибофураноза
-D
2
2
β
Слайд 47
Дидезоксисахара
D-дигитоксоза
Сердечные гликозиды — группа лекарственных средств растительного происхождения, оказывающих
в терапевтических дозах кардиотоническое и антиаритмическое действие.
Слайд 48
Наперстянка пурпурная
D-дигитоксоза
Слайд 50
Аминосахара
D-глюкозамин
(2-амино-2-дезокси-D-глюкопираноза)
Слайд 51
Аминосахара
D-галактозамин
(2-амино-2-дезокси-D-галактопираноза)
Слайд 52
Источник витамина С: лимон, капуста, сладкий перец, другие
фрукты и овощи. У большинства животных может синтезироваться в
организме. Суточная потребность - 25-75 мг.
Применяется для лечения цинги, геморрагических диатезов, кровотечениях, ряда инфекционных и иммунных заболеваний, для нормализации липидного обмена при атеросклерозе, при усиленном физическом и умственном напряжении, простуде.
Слайд 53
водорастворимый витамин. Отсутствие аскорбиновой кислоты в пище
человека понижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает цингу, заболевание, ранее
уносившее десятки тысяч жизней.
Слово “аскорбиновая” происходит от а – отрицающая частица и scorbutus – цинга. То есть аскорбиновая кислота означает “противоцинготная” кислота
Витамин С.
Слайд 54
-лактон 2-оксо-L-гулоновой кислоты
Физические свойства
Концентрированные растворы сахаров в
воде называются сиропами.
Сладкий вкус
Слайд 57
Сахарин (E954) , 500 раз
имид 2-сульфобензойной кислоты
сахарин негативно
влияет на усвоение биотина
сам по себе даёт не очень
приятный металлический привкус.
производные используются в качестве фунгицидов, гербицидов и антибактериальных препаратов. его кальциевые и цинковые соли входят в состав композиций, использующихся для изготовления тонеров лазерных принтеров и копировальных аппаратов.
подсластитель
Слайд 58
Этоксифенилмочевина (дульцин), 200 раз
Цикаламаты (циклогексилсульфаматы) (E952)30-50р.
( запрещ.в США)
Ацесульфам
(E950) , 200 раз
Аспартам (метиловый эфир L-аспартил-L-фенилаланина, E951), 200
раз
Метилфенхиловый эфир L-аспартиламиномалоновой кислоты, 33000 раз
Сукроновая кислота, 200000 раз.
Слайд 59
белок монеллин из тропического растения Dioscoreophyllum cumminsii в
3000 раз слаще сахарозы
белок тауматин (E957) из тропического растения
Thaumacoccus daniellii слаще сахара в 750-1000 раз, а его комплекс с ионами алюминия – талин – уже в 35000 раз слаще сахарозы
Слайд 60
Гликопротеид миракулин из Synsepalum dulcificum не обладает сладким
вкусом, но способен изменять вкус кислых продуктов на сладкий
лимоны-сладкие-как-конфеты
Слайд 62
Название миракулин происходит от англ. miracle — чудо. Вещество
было названо в честь магического фрукта японским профессором Кэндзо
Курихирой , который выделил его в 1968 году.
Слайд 63
РЕАКЦИИ НЕЦИКЛИЧЕСКИХ ФОРМ
МОНОСАХАРИДОВ.
I. РЕАКЦИИ
>C=O.
1.Окисление.
Окисление в щелочной среде.
I
Слайд 64
Слабые окислители
реактив Толленса – аммиачный раствор окиси
серебра [Ag(NH3)2]OH;
Слайд 66
2) реактив Фелинга –смесь Cu(OH)2 с калий-натрий-тартратом (калийно-натриевой
солью винной кислоты)
Слайд 67
Эпимеризация моноз - "перегруппировка Лобри-де-Брюина
Ван-Экенштайна"
< 1%
Слайд 69
Эпимеризация моноз
D -глюкоза
D -манноза
D -фруктоза
Слайд 71
Мягкое окисление
( Гликоновая кислота )
раствор брома в
воде (бромная вода).
Слайд 72
Окисление (сильное) в кислой среде.
альдаровые кислоты
Слайд 73
МОНОСАХАРИДЫ. Химические свойства.
Окисление
Слайд 74
Гликуроновые (уроновые) кислоты
глюкуроновая
галактуроновая
маннуроновая
кислота кислота кислота
Окисление конц. азотной кислотой
Слайд 75
Уроновые кислоты выполняют важную биологическую функцию – вывод
из организма ксенобиотиков и токсичных веществ.
Ксенобиотики (от греч. eno
— чужой и bio — жизнь), чужеродные для организмов соединения (промышленные загрязнения, пестициды, препараты бытовой химии, лекарственные средства и т. п.).
Слайд 76
О-глюкурониды
Биосинтетический процесс конъюгации
Слайд 78
2.Восстановление моносахаридов. Альдиты
(64 % от калорийности сахарозы), причём сладость
меньше также на 40 %.
заменитель сахара
обладает желчегонным эффектом
от кашля
Слайд 79
Ксилоза → ксилит (E967), xylitol
Манноза → маннит, mannitol
Глюкоза → глюцит (сорбит)
E420
Обладает желчегонным и послабляющим действием при употреблении около 50 г
в сутки.
подсластитель, влагоудерживающий агент, стабилизатор и эмульгатор.
количество 10 г и более сорбита может вызвать желудочно-кишечную недостаточность.
Слайд 80
МОНОСАХАРИДЫ. Химические свойства.
Восстановление кетоз.
Слайд 81
3. Реакция удлинения цепи
( циангидринный синтез,
синтез
Килиани-Фишера)
γ
Слайд 82
4.Образование фенилозазонов при действии на монозы 3-х количества
фенилгидразина:
3
фенилозазон
альдоза
Слайд 83
1. Эта реакция используется для
доказательства того, что исследуемые монозы отличаются только конфигурацией атома
С2
фенилозазон
Слайд 84
2. Переход от альдоз к кетозам
фенилозазон
кетоза
Слайд 85
II. ИЗМЕНЕНИЕ УГЛЕРОДНОГО СКЕЛЕТА.
1.УДЛИНЕНИЕ ЦЕПИ (синтез Килиани-Фишера ).
2.Укорочение
цепи моноз (синтез Воля)
Для укорочения цепи используют оксим
монозы, получаемый при обработке альдоз гидроксиламином NH2OH.
Слайд 86
Укорочение цепи моноз (синтез Воля)
+
Слайд 87
РЕАКЦИИ ЦИКЛИЧЕСКИХ ФОРМ МОНОСАХАРИДОВ.
III. РЕАКЦИИ ГЛИКОЗИДНОГО ГИДРОКСИЛА.
Алкилирование моноз
Ацетали, гликозиды
Слайд 90
IV. РЕАКЦИИ СПИРТОВЫХ ОН-ГРУПП.
1. Простые эфиры
"исчерпывающе метилированные монозы"
Слайд 91
2. Сложные эфиры. Ацилирование моноз
Слайд 93
Участие фосфатов моносахаридов
в биохимических процессах
Слайд 94
Радикал, замещающий атом водорода
в гликозидном гидроксиле, называется агликоном.
Помимо О-гликозидов, существуют также
N-гликозиды и С-гликозиды:
Слайд 95
. Большое количество О-гликозидов с агликонами, принадлежащими к
различным классам органических соединений, встречается в растениях
Лигнин
Слайд 96
.
горький вкус и специфический аромат миндаля
Слайд 97
Наиболее распространёнными в природе
N-гликозидами являются компоненты нуклеиновых
кислот нуклеозиды.
Слайд 99
С-Гликозиды, в которых агликонами служат остатки аденина, а
также остатки гетероциклических оснований, не встречающихся в составе ДНК
и РНК, являются антибиотиками.
С-гликозиды
входит в состав некоторых РНК.
Слайд 100
Антибиотики – природные вещества микробного (позднее – растительного
и животного) происхождения и продукты их химической модификации, способные
в низких концентрациях (10–3–10–2 мкг/мл) подавлять развитие бактерий, низших грибов, простейших, вирусов или клеток злокачественных опухолей.