kvm-mtv.ru → Путешествия

Углеводы: моно, ди- и полисахариды. Углеводы: моно-, ди- и полисахариды Строение и свойства моно и полисахаридов

1. Какие вещества, относящиеся к углеводам, вам известны?

Глюкоза, фруктоза, крахмал, целлюлоза, хитин.

2. Какую роль играют углеводы в живом организме?

Углеводы представляют собой важнейшие источники энергии, необходимой для жизнедеятельности организмов.

3. В результате какого процесса углеводы образуются в клетках зелёных растений?

Углеводы образуются в клетках зелёных растений в результате фотосинтеза.

Вопросы

1. Какой состав и строение имеют молекулы углеводов?

Углеводы состоят из углерода, водорода и кислорода. У большинства из них соотношение водорода и кислорода в молекуле такое же, как и в молекуле воды.

Все углеводы делятся на простые, или моносахариды, и сложные, или полисахариды. Ди- и полисахариды образуются путём соединения двух и более молекул моносахаридов. Так, сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) - дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов.

2. Какие углеводы называются моно-, ди- и полисахаридами? 3. Какие функции выполняют углеводы в живых организмах?

Все углеводы делятся на простые, или моносахариды, и сложные, или полисахариды. Из моносахаридов наибольшее значение для живых организмов имеют рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза.

Ди- и полисахариды образуются путём соединения двух и более молекул моносахаридов. Так, сахароза (тростниковый сахар), мальтоза (солодовый сахар), лактоза (молочный сахар) - дисахариды, образовавшиеся в результате слияния двух молекул моносахаридов. Дисахариды по своим свойствам близки к моносахаридам. Например, и те и другие хороню растворимы в воде и имеют сладкий вкус.

Полисахариды состоят из большого числа моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, целлюлоза, хитин и др. С увеличением количества мономеров растворимость полисахаридов уменьшается и сладкий вкус исчезает.

Основная функция углеводов - энергетическая. При расщеплении и окислении молекул углеводов выделяется энергия (при распаде 1 г углеводов - 17,6 кДж), которая обеспечивает жизнедеятельность организма.

При избытке углеводов они накапливаются в клетке в качестве запасных веществ (крахмал, гликоген) и при необходимости используются организмом в качестве источника энергии.

Углеводы используются и в качестве строительного материала.

Некоторые полисахариды входят в состав клеточных мембран и служат рецепторами, обеспечивая узнавание клетками друг друга и их взаимодействие.

Задания

Проанализируйте рисунок 6 «Схема строения полисахаридов» и текст параграфа. Какие предположения вы можете выдвинуть на основе сравнения особенностей строения молекул и функций, выполняемых крахмалом, гликогеном и целлюлозой в живом организме? Обсудите этот вопрос с одноклассниками.

Строение представленных на рисунке молекул углеводов позволяет им выполнять определенные функции.

Полимерные цепочки крахмала и гликогена позволяют им накапливаться в клетке в качестве запасных веществ (т.к. они компактные за счет способности изгибаться и свертываться) и при необходимости использоваться организмом в качестве источника энергии.

Строение молекул целлюлозы (длинные прямолинейные цепи) делает их как нельзя лучше приспособленными для использования в качестве строительного материала (целлюлоза является важным структурным компонентом клеточных стенок многих одноклеточных, грибов и растений).

Углеводы разделяют на простые (моносахариды) и сложные (полисахариды).

Моносахариды (монозы). Это гетерополифункциональные соединения, содержащие карбонильную и несколько гидроксильных групп. Моносахариды имеют молекулярную формулу С п (Н 2 О) п , которая и послужила основой для названия данного класса соединений (углерод + вода). По своей структуре монозы относятся к полиоксиальдегидам, или альдозам, или полиоксикетонам, или кетозам. В зависимости от числа атомов углерода монозы делят на триозы (три атома углерода), тетрозы (четыре атома), пентозы (пять атомов), гексозы (шесть атомов) и гептозы (семь атомов). В зависимости от строения карбонильной группы каждую из моноз обозначают: альдотриоза, альдогексоза, кетогексоза и т.п.

Оптическая изомерия моносахаридов . Характерной особенностью структуры моносахаридов является наличие в молекулах асимметрических (т.е. имеющих четыре различных заместителя) атомов углерода. Асимметрические атомы углерода представляют собой центры хиральности молекулы. Следствие хиральности молекулы – явление оптической изомерии, или энантиомерии, которое выражается в способности соединения вращать плоскость поляризованного света в противоположные стороны. Соединение с асимметрическими атомами углерода может существовать в виде 2 изомеров. В соединениях с одинаковыми асимметрическими атомами углерода число оптических изомеров уменьшается вследствие существования мезоформ. Мезо-соединения оптически неактивны из-за «внутренней компенсации» знака вращения. Примером мезо-соединения является D-ксилит.

Оптические изомеры, относящиеся друг к другу как несимметричный предмет к своему зеркальному отображению, называют энантиомерами, или оптическими антиподами. Энантиомеры отличаются друг от друга конфигурацией всех центров хиральности и образуют D-форму (лат.Dexter - правый) и L-форму (лат. laevus - левый) - стереохимические ряды моносахаридов. Изомеры, отличающиеся конфигурацией только части центров хиральности и не являющиеся оптическими антиподами, называют диастереомерами. Пару диастереомеров, отличающихся конфигурацией только одного асимметрического атома углерода, называют эпимерами.Обычно к названию добавляют номер эпимерного атома углерода, 2-эпимеры называют просто эпимерами. Например, D-аллоза и D-альтроза – эпимеры, D-аллоза и D-глюкоза – 3-эпимеры, D-аллоза и D-гулоза – 4-эпимеры.

В качестве стандарта для определения принадлежности соединения к стереохимическому D- или L-ряду принята конфигурация асимметрического атома в простейшей триозе - D-глицериновом альдегиде. Принадлежность соединения стереохимическому ряду определяет конфигурация асимметрического атома углерода с наибольшим номером (в случае глюкозы - атома С 5). Если она совпадает с конфигурацией асимметрического атома углерода D-глицеринового альдегида, то соединение относят к D-ряду, если не совпадает - к L-ряду. Установлено, что все природные монозы относятся к D-ряду.

Цикло-оксо-таутомерия моносахаридов . В твердом состоянии и в водном растворе моносахариды преимущественно существуют в виде циклических полуацеталей. Образование полуацеталей можно рассматривать как внутримолекулярную реакцию A N , в результате которой образуются наиболее устойчивые шестичленные циклы (пиранозные) и пятичленные циклы (фуранозные). Таким образом, в растворе устанавливается таутомерное равновесие между открытой (оксо-формой) и циклической формой моносахарида, причем циклическая форма значительно преобладает (более 99,9 % в равновесной смеси):

Для изображения на плоскости пространственной структуры соединений в открытой форме используют проекционные формулы Фишера, а для изображения на плоскости пространственной структуры циклических соединений применяют проекционные формулы Хоуорса:

При этом руководствуются следующими правилами: цикл изображают плоским; заместители, находящиеся в оксо-форме справа, изображают под плоскостью цикла, а находящиеся слева - над плоскостью цикла; атомы водорода связей С-Н могут быть не показаны.

В циклической форме появляется дополнительный по сравнению с открытой формой асимметрический атом углерода (центр хиральности): атом С 1 в альдозах или атом С 2 в кетозах, называемый аномерным атомом углерода, и дополнительная группа –ОН, называемая полуацеталъным гидроксилом (в формуле Хоуорса показана звездочкой *). Если конфигурация аномерного атома углерода совпадает с конфигурацией атома, определяющего принадлежность соединения стереохимическому ряду, его называют a-аномером, если не совпадает - b-аномером.

Таким образом, a- и b-аномеры моноз можно рассматривать как изомеры положения полуацетального гидроксила. Переход аномерных форм a « b осуществляется только через открытую оксо-форму: a-форма « оксо-форма « b-форма

Аналогично устанавливается равновесие в растворе между пиранозными и фуранозными формами. Преобладание a- или b-аномера зависит от природы монозы, растворителя, концентрации и других внешних условий. Равновесие между всеми формами является, таким образом, динамическим. Так, если какой-либо аномер глюкозы растворить в воде, он постепенно превращается в другой аномер, пока не образуется равновесная смесь двух аномеров, в которой также содержится очень небольшое количество открытой формы. Этот переход сопровождается изменением оптического вращения раствора. Такое явление называют мутаротацией (аномеризацией) моносахаридов. Равновесная смесь, образующаяся в результате мутаротации как a-, так и b-D-глюкопираноз, содержит 36 % a-изомера и 64 % b-формы. Доля оксо-формы в равновесной смеси невелика (при рН 6,9 равновесная смесь D-глкжозы содержит лишь малую часть альдегидной формы). Поэтому монозы не дают характерного для альдегидов окрашивания в реакции с фуксиносернистой кислотой и не реагируют с гидросульфитом натрия. Мутаротация катализируется кислотами и основаниями. В твердом состоянии монозы находятся исключительно в циклической форме.

Химические свойства моносахаридов. В химическом отношении монозы сочетают в себе свойства многоатомных спиртов, карбонильных соединений и полуацеталей.

1. Для циклических форм моноз наиболее характерны реакции с участием гидроксильной группы. Наиболее химически активна полуацетальная гидроксильная группа.

Простые эфиры получают при взаимодействии гидроксильных групп моноз с алкилгалогенидами. Одновременно в реакцию вступают как полуацетальная, так и спиртовые гидроксигруппы. Полуацетальная группа –ОН более реакционноспособна, поэтому образование простого эфира по этой группе протекает быстрее и может протекать и при взаимодействии моноз с низшими спиртами в присутствии хлороводорода. Образующиеся при этом моноэфиры называют гликозидами (пиранозидами и фуранозидами).

Простые эфиры, образованные спиртовыми гидроксильными группами не гидролизуются, а гликозидная связь легко подвергается гидролизу в щелочной среде. Растворы гликозидов не мутаротируют.

Молекулы этанола или йодистого метила выступают в данной реакции в роли нуклеофилов. Аналогично монозы взаимодействуют с аминами и их производными с образованием N-гликозидов.

Гликозиды представляют собой продукты конденсации циклических форм моносахаридов со спиртами и аминами с образованием гликозидной связи. Гликозиды легко подвергаются гидролизу в кислой среде. По типу О-гликозидов образуются ди- и полисахариды, а по типу N-гликозидов - нуклеозиды - структурные компоненты нуклеиновых кислот. Гликозиды играют чрезвычайно важную роль в биохимических процессах, в частности в процессах дыхания и фотосинтеза. Важнейший из гликозидов - аденозинтрифосфат (АТФ), являющийся сложным эфиром фосфорной кислоты и аденозина - нуклеозида, являющегося продуктом конденсации аденина с рибозой. Фосфатные группы АТФ выполняют роль своеобразного энергетического депо; при их гидролизе выделяется энергия, необходимая клеткам для мышечного сокращения.

При взаимодействии с кислотами и их ангидридами монозы образуют сложные эфиры. Так, при взаимодействии глюкозы с уксусным ангидридом образуется пентаацетилглюкоза.

Биологически важный пример реакции данного типа - реакция фосфорилирования. Фосфаты – эфиры моноз и фосфорной кислоты содержатся во всех растительных и животных организмах и представляют собой метаболически активные формы моносахаридов. Так, 1-фосфат D-глюкозы образуется при гидролизе гликогена (полисахарида, присущего животным организмам); 6-фосфат глюкозы - продукт катаболизма глюкозы в организме; фосфаты D-рибозы и 2-дезокси-D-дезоксирибозы - структурные элементы нуклеиновых кислот.

Реакция происходит на первой стадии гликолиза (процесса окисления глюкозы в пируват). Необходимо заметить, что все промежуточные продукты гликолиза представляют собой сложные эфиры моноз и фосфорной кислоты.

2. Окисление моноз в кислой и нейтральной среде приводит к образованию различных кислот. Окислению может подвергаться только карбонильная группа - «мягкое» окисление, например, бромной водой с образованием –оновых кислот

Окисление карбонильной и первичной гидроксильной группы - «жесткое» окисление, например, раствором HNO 3 до гликаровых кислот.

Окисление только первичной гидроксильной группы в мягких условиях (например, при действии ферментов) при защите альдегидной группы приводит к образованию гликуроновых кислот.

Гликурониды при нагревании легко декарбоксилируются, что приводит к образованию моноз с меньшим числом атомов углерода. Так можно получить из D-гликуронида пентозу - D-ксилозу.

Окисление моноз в щелочной среде сопровождается деструкцией углеродного скелета. Реакции окисления характерны не только для альдоз, но и для кетоз (в отличие от кетонов), что объясняется явлением эпимеризации моноз.

Окислению могут подвергаться и некоторые дисахариды, называемые восстанавливающими. Существуя преимущественно в форме полуацеталей, они обладают потенциально свободной альдегидной группой (в оксо-форме).

Восстанавливающие моно- и дисахариды восстанавливают ионы меди(П), входящие в состав реактива Фелинга или в состав реактива Бенедикта до оксида меди (I) Сu 2 О, а также ионы серебра в реактиве Толленса OH до свободного серебра. Реакции используют как качественные на наличие восстанавливающих сахаридов.

3. Моносахариды подвергаются химическому либо билогическому восстановлению.

Восстановление моноз, как и всяких карбонильных соединений, приводит к превращению карбонильных групп в спиртовые; при этом образуются многоатомные спирты, называемые сахарными спиртами, или альдитами.

Помимо амальгамы натрия в водной (или водно-спиртовой, или спиртовой) среде для восстановления моноз используют водород в присутствии катализаторов (Pt, Pd, Ni) и гидриды металлов (особенно NaBH 4). Следует иметь в виду, что при восстановлении альдоз образуется один спирт, а при восстановлении кетоз получают два стеоизомерных многоатомных спирта, т.к. неасиметрический 2-й атом С в кетозе (атом карбонильной группы) после восстановления становится асимметрическим и возможны две ориентации гидроксильной группы, связанной с ним.

4. Реакция изомеризации (эпимеризации) всегда происходит по a-СН*-кислотному центру моносахаридов, которым является атом углерода, непосредственно связанный с карбонильной группой. Реакция протекает под действием разбавленных растворов щелочей или ферментативно (в условиях организма) и сопровождается

внутримолекулярным окислением-восстановлением

(диспропорционированием) атомов углерода С 1 и С 2 .

В ходе этой перегруппировки вследствие переноса

протона, осуществляемого под влиянием

гидроксильного иона, возникает промежуточное

соединение - ендиол (одна двойная связь (-ен)

между двумя гидроксильными группами (ди-ол)).

Превращения ендиола могут привести к образова-

нию как кетозы, так и двух альдоз.

Таким образом, в результате реакции

постепенно образуется равновесная смесь

изомеров. Например, в результате эпимеризации D-глюкозы образуется

D-манноза - эпимер глюкозы по С 2 и D-фруктоза - структурный изомер глюкозы.

Пример реакции изомеризации в организме - ферментативное превращение глюкозо-6-фосфата в фруктозо-6-фосфат в процессе гликолиза.

Олиго- и полисахариды . Дисахариды (биозы) представляют собой продукт конденсации двух молекул моносахаридов, соединенных О-гликозидной связью.

Если в реакции конденсации принимают участие оба полуацетальных гидроксила и два остатка моноз соединяются гликозид-гликозидной связью, образуется невосстанавливающий дисахарид. Такой дисахарид не содержит гликозидный гидроксил, не может переходить в открытую альдегидную форму и поэтому не восстанавливает окислов металлов (не вступает в реакции с гидроксидом меди или в реакцию «серебряного зеркала»).

Если в реакции конденсации принимают участие один полуацетальный и один спиртовой гидроксил и два остатка моноз соединяются гликозид-гликозной связью, образуется восстанавливающий дисахарид. Такой дисахарид содержит гликозидный гидроксил, за счёт которого может переходить в открытую альдегидную форму и выступать в качестве восстановителя.

Дисахариды, как любые гликозиды, гидролизуются в кислой среде. Наиболее биологически важными дисахаридами являются сахароза, мальтоза, лактоза и целлобиоза.

Например, структурную формулу мальтозы, которая является основным продуктом расщепления крахмала в полости рта под действием фермента слюны - b-амилазы, можно представить следующим образом:

Систематическое название (a-D-глюкопиранозил-(1®4)-a-D-глюкопираноза или 4-(a-D- глюкопиранозидо)-D-глюко-пираноза) указывает на наличие гликозидной связи между имеющим a-конфигурацию атомом С, одного остатка глюкозы и атомом С 4 другого остатка. Мальтоза образуется в результате конденсации двух молекул a-D-глюкопиранозы с образованием гликозидной связи между атомом С 1 a-аномера глюкозы и атомом С 4 второй молекулы глюкозы. Такую связь называют a (1®4) –связью.

Лактоза (4-(b-D-галактопиранозидо)-D-глюкопираноза) имеет строение:

Целлобиоза (4-(b- D -глюкопиранозидо)-D-глюкопираноза) представляет собой основной структурный элемент целлюлозы; образуется при ферментативном гидролизе целлюлозы. Целлобиоза, как и лактоза, имеет 1,4-b-гликозидную связь и является восстанавливающим дисахаридом, но в отличие от лактозы при полном гидролизе дает только D-глюкозу:

Сахарозу (a-D-глюкопиранозидо-b-D-фруктофуранозид)

называют тростниковым сахаром; она является невосстанав-

ливающим дисахаридом, содержится в тростнике, сахарной

свекле, различных фруктах, ягодах и овощах.

Систематическое название сахарозы отражает конфигу-

рацию обоих гликозидных (суффикс «озид» у названий обеих

моноз) гидроксилов (a или b), и наличие связи С 1 –С 2 .

Продукты конденсации нескольких (от 2 до 12) молекул моносахаридов называют олигосахаридами; большего числа моносахаридов - полисахаридами .

Если макромолекулы построены из остатков одного моносахарида, то такие полисахариды называют гомополисахаридами . Среди гомополисахаридов наиболее биологически важными являются поли- D -глюкопиранозы: амилоза, амилопектин, гликоген (дисахаридным фрагментом последних является мальтоза) и целлюлоза, структурным компонентом которой выступает дисахарид целлобиоза.

Амилоза - это полимер неразветвленного строения (линейный полимер) молекулярной массой около 60000; при нагревании растворяется в воде, образуя лиофильный коллоидный раствор; взаимодействует с йодом с образованием комплексного «соединения включения» синего цвета.

При ферментативном гидролизе b-амилазой, которая выделяется поджелудочной железой и содержится в слюне, амилоза расщепляется на глюкозу и мальтозу; гидролиз начинается с невосстанавливающего конца амилозы и осуществляется последовательным отщеплением молекул мальтозы.

Амилопектин имеет разветвленную структуру и включает наряду с a(1®4)-связями и гликозидные a(1®6)-связи. За счет последних и образуются разветвления в структуре:

При растворении в воде амилопектин набухает, образуя связаннодисперсную систему - гель. С йодом амилопектин образует соединение красно-фиолетового цвета.

Смесь амилозы (20-25%) и амилопектина (75-80%) предтавляет собой полисахарид природного происхождения - крахмал.

Таким образом, природный крахмал не является индивидульным веществом: он состоит из двух фракций, отличающихся пo строению и вследствие этого обладающих различной растворимостью в теплой воде. Крахмал является основным резервным полисахаридом растений.

Крахмал – белое аморфное вещество. В холодной воде не растворим, в горячей набухает и постепенно растворяется. При охлаждении получается студнеобразная масса или гель (кисель). По многим свойствам кисель похож на твёрдое тело, в частности, проявляет упругость, несмотря на то, что это довольно разбавленный раствор крахмала, а не концентрированный, как например, сироп. Дело в том, что при попадании в раствор разветвлённые и неразветвлённые молекулы амилопектина и амилазы за счёт возникающих водородных связей формируют трёхмерную пространственную сетку, в ячейки которой попадают молекулы воды. Такой каркас существует только при невысокой температуре. Если кисель подогреть, молекулы начнут двигаться энергичнее, водородные связи между ними разрушатся и кисель станет жидким.

Все полисахариды крахмала вращают поляризованный свет вправо, так как образованы правовращающей глюкозой. При нагревании с кислотами крахмал гидролизуется по месту глюкозид-глюкозных связей, давая последовательно декстрины, мальтозу и глюкозу.

Гликоген («животный крахмал») по структуре и свойствам похож на амилопектин, но имеет еще более разветвленную полимерную цепь и является резервным полисахаридом животных, запасаемым в печени и мускульной ткани.

Гликоген является «двойником» крахмала в животном мире и играет роль депо питательных веществ и запасного углевода животных тканей (откладывается, в основном, в печени и в мышцах). Молекулярная масса гликогена очень велика – около 100 млн. Такой размер молекул соответствует их биологической функции резервного углевода. Макромолекула гликогена из-за большого размера не проходит через мембрану и остаётся внутри клетки, пока не возникнет потребность в энергии. В перерывах между приёмами пищи гликоген понемногу расщепляется до глюкозы, которая поступает в кровь и затем используется клетками организма. У хорошо упитанного взрослого человека запасы гликогена достигают 0,5 кг.

Одним из важнейших полисахаридов является целлюлоза. Она образует главную составную часть стенок растительных клеток. Целлюлоза представляет собой полимер, полностью состоящий из звеньев b-D-глюкопиранозы, которые связаны гликозидными b(1®4)-связями.

Целлюлоза - линейный полимер, цепи которой могут содержать более 10000 звеньев:

Чистая целлюлоза является белым волокнистым веществом, нерастворимым в воде, эфире или спирте. Такая устойчивость по отношению к растворителям объясняется уникальной структурой целлюлозы.

Этот полисахарид состоит из остатков D-глюкозы, связанных только гликозидной b(1®4)-связью; молекулы целлюлозы нитевидные и не имеют разветвлений. Высокоупорядоченная структура, подтвержденная данными рентгеноструктурного анализа, обусловливает необычайную прочность и упругость целлюлозы, равно как и отсутствие растворимости в большинстве применяемых растворителей.

Любопытно, что целлюлоза растворяется в реактиве, приготовленном смешиванием Сu(ОН) 2 с концентрированным водным раствором аммиака (реактив Швейцера), а также в подкисленном растворе ZnCl 2 при нагревании или в концентрированной серной кислоте, т.е. в тех средах, состав которых обусловливает возможность разрыва водородных связей в молекулах целлюлозы и образование новых связей с растворителем.

Благодаря наличию свободных спиртовых гидроксильных групп целлюлоза способна реагировать со спиртами и кислотами с образованием эфиров. Целлюлоза выполняет функции структурного полисахарида, используемого организмом для построения остова клеточной ткани.

В основе пектиновых веществ лежит

пектовая - полигалактуроновая кислота.

Пектовая кислота состоит из остатков

D-галактуроновой кислоты, связанных

a(1®4)-гликозидной связью.

Некоторые пектиновые вещества оказывают противоязвенное действие и являются основой ряда препаратов, например, плантаглюцид из подорожника.

Гетерополисахариды (макромолекулы которых построены из остатков более, чем одного моносахарида) также достаточно широко распространены в природе.

Альгиновые кислоты содержатся в бурых водорослях. Неразветвленная цепь построена из соединенных (1®4) -связями остатков D-маннуроновой и L-гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты как гелеобразователи используются в пищевой промышленности. Морские водоросли служат источником многих полисахаридов. Например, широко применяемый в биохимических исследованиях агар представляет собой гетерополисахарид, содержащий большое число сульфатных групп. Агар состоит из смеси агарозы и агаропектина. В полисахаридной цепи агарозы чередуются остатки D-галактозы и L-лактозы.

Полисахариды соединительной ткани . Соединительная ткань распределена по всему организму и обусловливает прочность и упругость органов, эластичность их соединения, стойкость к проникновению инфекций. Полисахариды соединительной ткани связаны с белками.

Наиболее полно изучены хондроитинсульфаты (кожа, хрящи, сухожилия), гиалуроновая кислота (стекловидное тело глаза, пуповина, хрящи, суставная жидкость), гепарин (печень). Эти Полисахариды обладают общими чертами в строении: их неразветвленные цепи построены из дисахаридных остатков, в состав которых входят уроновые кислоты (D-глюкуроновая, D-галактуроновая, L-идуроновая) и N-ацетилгексозамины (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилгалактозамин). Некоторые из них содержат остатки серной кислоты.

Гиалуроновая кислота построена из дисахаридных остатков, соединенных b(1®4)-гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент состоит из остатков D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-О-глюкозамина, связанных b(1®3)-гликозидной связью. Гиалуроновая кислота имеет большую молекулярную массу – 2-7 млн., растворы обладают высокой вязкостью, с чем связывают её барьерную функцию, обеспечивающую непроницаемость соединительной ткани для патогенных микроорганизмов.

Xондроитинсульфаты состоят из дисахаридных остатков N-ацетилированного хондрозина, соединенных b(1®4)-гликозидными связями. В состав хондрозина входят D-глюкуроновая кислота и D-галактозамин, связанные между собою b(1®3)-гликозидной связью.

Сульфатная группа образует эфирную связь с гидроксильной группой N-ацетил-О-галактозамина, находящейся либо в 4-м, либо в 6-м положении, Молекулярная масса хондроитинсульфатов составляет 10 000 - 60 000.

Хондроитинсульфаты и гиалуроновая кислота содержатся не в свободном, а в связанном виде с полипептидными цепями.

Одной из разновидностей органических соединений, необходимых для полноценного функционирования человеческого организма, являются углеводы.

Они разделяются на несколько типов согласно своему строению — моносахариды, дисахариды и полисахариды. Следует разобраться, для чего они нужны и каковы их химические и физические свойства.

Углеводами называют соединения, в составе которых находятся углерод, водород и кислород. Чаще всего они имеют природное происхождение, хотя некоторые создаются промышленным путем. Их роль в жизнедеятельности живых организмов огромна.

Основными их функциями называют следующие:

Энергетическая . Эти соединения – главный источник энергии. Большая часть органов может полноценно работать за счет энергии, полученной при окислении глюкозы.
Структурная . Углеводы необходимы для формирования почти всех клеток организма. Клетчатка играет роль опорного материала, а в костях и хрящевой ткани находятся углеводы сложного типа. Одним из компонентов клеточных мембран является гиалуроновая кислота. Также углеводистые соединения требуются в процессе выработки ферментов.
Защитная . При функционировании организма осуществляется работа желез, выделяющих секреторные жидкости, нужные для защиты внутренних органов от патогенного воздействия. Значительная часть этих жидкостей представлена углеводами.
Регуляторная . Эта функция проявляется во влиянии на человеческий организм глюкозы (поддерживает гомеостаз, контролирует осмотическое давление) и клетчатки (воздействует на желудочно-кишечную перистальтику).
Особые функции . Они свойственны отдельным видам углеводов. К таким особым функциям относятся: участие в процессе передачи нервных импульсов, формирование разных групп крови и пр.

Исходя из того, что функции углеводов достаточно разнообразны, можно предположить, что эти соединения должны различаться по своему строению и особенностям.

Это действительно так, и основная классификация их включает в себя такие разновидности, как:

. Они считаются наиболее простыми. Остальные типы углеводов вступают в процесс гидролиза и распадаются на более мелкие составляющие. У моносахаридов такой способности нет, они являются конечным продуктом.
Дисахариды . В некоторых классификациях их относят к олигосахаридам. В их составе находится две молекулы моносахарида. Именно на них делится дисахарид при гидролизе.
Олигосахариды . В составе этого соединения находится от 2 до 10 молекул моносахаридов.
Полисахариды . Эти соединения являются самой крупной разновидностью. В их состав входит больше 10 молекул моносахаридов.

У каждого вида углеводов есть свои особенности. Нужно рассмотреть их, чтобы понять, как каждый из них влияет на человеческий организм и в чем его польза.

Эти соединения являются самой простой формой углеводов. В их составе находится одна молекула, поэтому в ходе гидролиза не происходит их деление на мелкие блоки. При объединении моносахаридов формируются дисахариды, олигосахариды и полисахариды.

Они отличаются твердым агрегатным состоянием и сладким вкусом. У них есть способность растворяться в воде. Также они могут растворяться в спиртах (реакция слабее, чем с водой). Моносахариды почти не реагируют на смешение с эфирами.

Чаще всего упоминают природные моносахариды. Некоторые из них люди потребляют вместе с продуктами питания. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

шоколад;
фрукты;
некоторые виды вина;
сиропы и пр.

Основной функцией углеводов такого типа является энергетическая. Нельзя сказать, что организм не может без них обойтись, но у них есть свойства, важные для полноценной работы организма, например, участие в обменных процессах.

Моносахариды организм усваивает быстрее всего, что происходит в ЖКТ. Процесс усвоения сложных углеводов, в отличие от простых соединений, не так прост. Сначала сложные соединения должны разделиться до моносахаридов, лишь после этого они усваиваются.

Это один из распространенных видов моносахаридов. Он представляет собой белое кристаллическое вещество, которое формируется естественным путем – в ходе фотосинтеза либо при гидролизе. Формула соединения — С6Н12О6. Вещество хорошо растворимо в воде, обладает сладким вкусом.

Глюкоза обеспечивает клетки мышечной и мозговой тканей энергией. При попадании в организм вещество усваивается, попадает в кровь и распространяется по всему телу. Там происходит ее окисление с высвобождением энергии. Это основной источник энергетической подпитки для мозга.

При нехватке глюкозы в организме развивается гипогликемия, которая в первую очередь отражается на функционировании мозговых структур. Однако чрезмерное ее содержание в крови тоже опасно, поскольку ведет к развитию сахарного диабета. Также при употреблении большого количества глюкозы начинает увеличиваться масса тела.

Фруктоза

Она относится к числу моносахаридов и очень похожа на глюкозу. Отличается более медленными темпами усвоения. Это объясняется тем, что для усвоения необходимо, чтобы фруктоза сначала преобразовалась в глюкозу.

Поэтому данное соединение считается неопасным для диабетиков, поскольку его потребление не ведет к резкому изменению количества сахара в крови. Тем не менее при таком диагнозе осторожность все же необходима.

У фруктозы есть способность к быстрому преобразованию в жирные кислоты, что становится причиной развития ожирения. Также из-за этого соединения снижается чувствительность к инсулину, что вызывает диабет 2 типа.

Это вещество можно получить из ягод и фруктов, а еще – из меда. Обычно оно там находится в сочетании с глюкозой. Соединению тоже присущ белый цвет. Вкус сладкий, причем эта особенность проявляется интенсивнее, чем в случае с глюкозой.

Другие соединения

Существуют и другие моносахаридные соединения. Они могут быть природными и полуискусственными.

К природным относится галактоза. Она тоже содержится в пищевых продуктах, но не встречается в чистом виде. Галактоза является результатом гидролиза лактозы. Основным ее источником называют молоко.

Другими природными моносахаридами являются рибоза, дезоксирибоза и манноза.

Также есть разновидности таких углеводов, для получения которых используются промышленные технологии.

Эти вещества тоже находятся в продуктах питания и попадают в человеческий организм:

рамноза;
эритрулоза;
рибулоза;
D-ксилоза;
L-аллоза;
D-сорбоза и пр.

Каждое из этих соединений отличается своими особенностями и функциями.

Дисахариды и их применение

Следующий тип углеводных соединений – дисахариды. Они считаются сложными веществами. В результате гидролиза из них образуется две молекулы моносахаридов.

Этот тип углеводов отличается следующими особенностями:

твердость;
растворимость в воде;
слабая растворимость в концентрированных спиртах;
сладкий вкус;
цвет – от белого до коричневого.

Основные химические свойства дисахаридов заключаются в реакциях гидролиза (происходит разрыв гликозидных связей и образование моносахаридов) и конденсации (формируются полисахариды).

Встречается 2 типа таких соединений:

Восстанавливающие . Их особенностью является наличие свободной полуацетальной гидроксильной группы. За счет нее у таких веществ присутствуют восстановительные свойства. К данной группе углеводов относятся целлобиоза, мальтоза и лактоза.
Невосстанавливающие . У этих соединений нет возможности к восстановлению, поскольку у них отсутствует полуацетальная гидроксильная группа. Наиболее известными веществами этого типа являются сахароза и трегалоза.

Эти соединения широко распространены в природе. Они могут встречаться как в свободном виде, так и в составе других соединений. Дисахариды являются источником энергии, поскольку при гидролизе из них образуется глюкоза.

Лактоза очень важна для детей, поскольку является основным из компонентов детского питания. Еще одной функцией углеводов этого типа является структурная, поскольку они входят в состав целлюлозы, которая нужна для формирования растительных клеток.

Характеристика и особенности полисахаридов

Еще одной разновидностью углеводов являются полисахариды. Это наиболее сложный тип соединений. Состоят они из большого количества моносахаридов (основной их компонент — глюкоза). В ЖКТ полисахариды не усваиваются – предварительно осуществляется их расщепление.

Особенности этих веществ таковы:

нерастворимость (либо слабая растворимость) в воде;
цвет желтоватый (или окраска отсутствует);
у них нет запаха;
почти все они безвкусны (некоторые имеют сладковатый вкус).

К химическим свойствам этих веществ относится гидролиз, который осуществляется под влиянием катализаторов. Результатом реакции становится распад соединения на структурные элементы – моносахариды.

Еще одно свойство – образование производных. Полисахариды могут вступать в реакцию с кислотами.

Продукты, образующиеся в ходе этих процессов, очень разнообразны. Это ацетаты, сульфаты, сложные эфиры, фосфаты и пр.

Примеры полисахаридов:

крахмал;
целлюлоза;
гликоген;
хитин.

Образовательный видео-материал о функциях и классификации углеводов:

Эти вещества важны для полноценного функционирования организма целиком и клеток по отдельности. Они снабжают организм энергией, участвуют в образовании клеток, оберегают внутренние органы от повреждений и неблагоприятного воздействия. Также они играют роль запасных веществ, которые нужны животным и растениям на случай сложного периода.

Функции углеводов – структурная и опорная функции (целлюлоза основной структурный компонент клеточных стенок растений, хитин грибов, хитин обеспечивает жёсткость экзоскелета членистоногих); – защитная роль (у растений: шипы, колючки и др. , состоящие из клеточных стенок мёртвых клеток; – энергетическая функция (при окислении 1 г углеводов выделяется 4, 1 ккал энергии); – пластическая функция (входят в состав сложных молекул, например, рибоза и дезоксирибоза участвуют в построении АТФ, ДНК и РНК); – запасающая функция (запасные питательные вещества: гликоген у животных, крахмал и инулин – у растений); – осмотическая функция (участвуют в регуляции осмотического давления в организме, в т. ч. в крови); – рецепторная функция (входят в состав воспринимающей части многих клеточных рецепторов).

Стереоизомерия моноз Стереоизомеры углеводов, отличающиеся конфигурацией одного или нескольких асимметрических атомов углерода, называются диастереомерами. Эпимеры и энантиомеры – частные случаи диастереомеров. Диастереомеры, относящиеся друг к другу как предмет к своему зеркальному изображению, называются энантиомерами. Энантиомеры имеют одинаковые физические и химические свойства, различаются по оптическим свойствам и биологической активности. Если диастереомеры различаются конфигурацией только одного асимметрического атома углерода, то их называют эпимерами. Если различается конфигурация второго атома углерода, то такие диастереомеры называют просто эпимерами; если других атомов углерода, то к названию добавляется номер этого атома.

Химические свойства моноз Углеводы являются гетерофункциональными соединениями и могут существовать как в открытой, так и в циклической форме. Все химические реакции, в которые они вступают, можно разделить на три группы: реакции с участием карбонильной группы (восстановление, окисление); реакции с участием гидроксильных групп (образование простых и сложных эфиров); реакции с участием полуацетального гидроксила (получение гликозидов).

Восстановление моноз При восстановлении карбонильной группы моноз образуются полиолы (многоатомные спирты). Это кристаллические вещества, легко растворимые в воде и часто обладающие сладким вкусом, поэтому некоторые используются в качестве заменителей сахара (ксилит, сорбит). Кетозы (в отличие от альдоз) дают 2 полиола, т. к. атом углерода кетогруппы при восстановлении превращается в асимметрический, что приводит к существованию ещё одного изомерного полиола по второму атому углерода. Восстановление глюкозы в сорбит является одной из стадий промышленного синтеза аскорбиновой кислоты.

Окисление моноз Альдозы окисляются легче, чем кетозы. При взаимодействии со слабыми окислителями (гидроксид меди (II), аммиачный раствор гидроксида серебра) альдегидная группа окисляется до карбоксильной. Получаются –оновые кислоты (глюконовая, манноновая и т. д.) Взаимодействие альдоз с более сильными окислителями (разбавленная азотная кислота) приводит к окислению альдегидной и первичной спиртовой групп. Образуются дикарбоновые –аровые кислоты. При участии ферментов окисление может протекать по первичной спиртовой группе, не затрагивая альдегидную. В этом случае получаются –уроновые кислоты.

Окисление кетоз происходит под действием сильных окислителей и сопровождается деструк цией углеродного скелета. Разрыв связи может происходить двумя способами: между первым и вторым, а также вторым и третьим атомами углерода. При этом все концевые атомы углерода окисляются с образованием карбоксильных групп. При окислении D фруктозы образуется четыре продукта реакции. При разрыве связи между первым и вторым атомами углерода образуются муравьиная и D арабинаровая кислоты. При разрыве связи между вторым и третьим атомами углерода образуются щавелевая и мезовинная кислоты: Тот факт, что не только альдозы, но и кетозы дают реакцию «серебряного зеркала» (со слабым окислителем – аммиачным раствором гидроксида серебра) объясняется тем, что реакция идёт в щелочной среде, где возможны таутомерные превращения кетоз в эпимерные им альдозы. Образующиеся альдозы и выступают в качестве сильного восстановителя.

Образование простых эфиров Простые эфиры получают при взаимодействии гидроксильных групп моноз с алкилгалогенидами. Одновременно в реакцию вступают как полуацетальная, так и спиртовые гидроксигруппы. Полуацетальная группа –ОН более реакционноспособна, поэтому образование простого эфира по этой группе протекает быстрее. Образующиеся при этом моноэфиры называют гликозидами (пиранозидами и фуранозидами). Простые эфиры, образованные спиртовыми гидроксильными группами не гидролизуются, а гликозидная связь легко подвергается гидролизу в щелочной среде. Растворы гликозидов не мутаротируют.

Классификация гликозидов Гликозидами называют не только ацетали углеводов, образующиеся при взаимодействии со спиртами, но и продукты, образующиеся при взаимодействии полуацетального гидроксила с другими соединениями. Связь, которую образует полуацетальный гидроксил, также называют гликозидной. В зависимости от размера цикла гликозиды подразделяются на пиранозиды и фуранозиды. Неуглеводная часть гликозида называется агликоном («не сахар»). Гликозиды могут классифицироваться в зависимости от того через какой атом агликон связан с сахарной частью гликозида: С гликозиды, О гликозиды, N гликозиды, S гликозиды.

Образование сложных эфиров Сложные эфиры можно получить, действуя на моносахариды ангидридами органических кислот. Например, при взаимодейст вии с уксусным ангидридом получаются ацетильные производные моносахаридов. Сложные эфиры гидролизуются как в кислой, так и щелочной средах. Большое значение имеют эфиры фосфорной кислоты – фосфаты, содержащиеся во всех растительных и животных организмах. К ним, прежде всего, относятся фосфаты D глюкозы: 1 фосфат D глюкозы получается при гидролизе гликогена с помощью фермента фосфорилазы; 6 фосфат глюкозы образуется на первой стадии гликолиза (катаболизма глюкозы в организме). Фосфаты D рибозы и 2 дезокси D рибозы служат структурными элементами ДНК, РНК, АТФ и ряда коферментов.

Дисахариды (биозы) продукт конденсации двух молекул моносахаридов, соединенных О гликозидной связью. Если в реакции конденсации принимают участие оба полуацетальных гидроксила и два остатка моноз соединяются гликозид-гликозидной связью, образуется невосстанавливающий дисахарид. Такой дисахарид не содержит гликозидный гидроксил, не может переходить в открытую альдегидную форму и поэтому не восстанавливает окислов металлов (не вступает в реакции с гидроксидом меди или в реакцию «серебряного зеркала»). Если в реакции конденсации принимают участие один полуацетальный и один Спиртовой гидроксил и два остатка моноз соединяются гликозид-гликозной связью, образуется восстанавливающий дисахарид. Такой дисахарид содержит гликозидный гидроксил, за счёт которого может переходить в открытую альдегидную форму и выступать в качестве восстановителя.

Олигосахариды в природе Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар) чрезвычайно распространена в растениях. Невосстанавливающий дисахарид. Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков D глюкопиранозы, связанных 1, 4 гликозидной связью. Мальтоза образуется при гидролизе крахмала под действием фермента амилазы; если долго жевать хлеб можно почувствовать сладковатый вкус мальтозы, образующейся из крахмала хлеба под действием амилазы слюны. Восстанавливающий дисахарид. Целлобиоза состоит из двух остатков D глюкопиранозы, связанных 1, 4 гликозидной связью. Является структурной единицей клетчатки (целлюлозы). Восстанавливающий дисахарид. Лактоза (молочный сахар) состоит из остатков D галактопиранозы и D глюкопиранозы, связанных 1, 4 гликозидной связью. Содержится только в молоке млекопитающих, восстанавливающий дисахарид. В организме гидролизуется под действием фермента лактазы, при недостаточности которого наблюдается неспособность переваривать лактозу. Поэтому при потреблении молока людьми с лактазным дефицитом, лактоза не переваривается, а сбраживается кишечной микрофлорой с неприятными последствиями (метеоризм, диарея). Трегалоза (грибной сахар) состоит из двух остатков D глюкопиранозы, связанных за счёт полуацетальных гидроксильных групп, поэтому трегалоза не восстанавливающий дисахарид. Содержится в грибах и некоторых растениях. В дрожжах содержание трегалозы достигает 18 % на сухое вещество. Другие дисахариды, такие как мелибиоза, гентибиоза, тураноза, примвероза и т. д. встречаются редко. Трисахариды встречаются редко. Трисахарид рафиноза, состоящий из галактозы, глюкозы и фруктозы, содержится в сахарной свекле. Является невосстанавливающим трисахаридом. Другие трисахариды (генцианоза, мелецитоза, маннинотриоза, целлотриоза, плантеоза) встречаются чрезвычайно редко. Тетрасахарид стахиоза состоит из двух остатков галактозы, одного остатка глюкозы и одного остатка фруктозы. Стахиоза содержится в семенах люпина, сои, гороха, невосстанавливающий тетрасахарид. Циклические олигосахариды – циклодекстрины образуются при гидролизе крахмала под действием амилазы. Состоят из 6… 10 остатков D глюкозы, связанных 1, 4 гликозидными связями. Циклодекстрины образуют цветные комплексы с йодом, причём молекулы йода лежат внутри полости циклодекстрина.

Полисахариды или полиозы – это высокомолекулярные углеводы. По химической природе это полигликозиды. В молекулах полисахаридов много остатков моносахаридов связаны друг с другом гликозидными связями. При этом для связи с предыдущим остатком новый остаток предоставляет спиртовую гидроксильную группу, чаще всего при 4 м или 6 м атомах углерода. Для связи с последующим остатком предыдущий остаток предоставляет гликозидный (полуацетальный) гидроксил. В полисахаридах растительного происхождения в основном осуществляются (1 4) и (1 6) связи. Полисахаридные цепи могут быть разветвлёнными или неразветвлёнными (линейными). Полисахариды гидролизуются в кислой среде и устойчивы к гидролизу в кислой среде. Полный гидролиз приводит к образованию моносахаридов или их производных, неполный – к ряду промежуточных олигосахаридов, в том числе и дисахаридов. Гомополисахариды состоят из остатков одного моносахарида, например: крахмал, целлюлоза, гликоген и др. Гетерополисахариды состоят из остатков разных моносахаридов. Гетерополисахариды в организме связаны с белками и образуют сложные надмолекулярные комплексы. Примерами гетерополисахаридов могут служить гиалуроновая кислота и гепарин.

Крахмал является главным запасным питательным веществом растений. Гомополисахариды крахмала делятся на две фракции: амилозу (15 25%) и амилопектин (75 85%). Амилоза (С 6 Н 10 О 5)n. Полисахариды амилозы представляют собой неразветвленные или малоразветвленные цепочки, содержащие около 200 остатков глюкозы. Амилоза имеет кристаллическое строение. Растворима в горячей воде, но при стоянии растворов вскоре выпадает в осадок. Дает с йодом синее окрашивание. Легко гидролизуется ферментам и кислотами до мальтозы и глюкозы. Амилопектин (C 6 H 10 О 5)n. Молекулы амилопектина более сложны, чем амилозы. Они представляют собой сильно разветвленные цепи, содержащие около 4000 остатков глюкозы и 0, 4% фосфорной кислоты. Амилопектин в горячей воде не растворяется, но сильно набухает дает клейстер. Йодом окрашивается в фиолетовый цвет.

Целлюлоза (клетчатка) Целлюлоза или клетчатка – наиболее распространенный растительный полисахарид. Она выполняет роль опорного материала растений. В хлопке содержится почти 100 % целлюлозы, в древесине – 50… 70 %. Целлюлоза построена из остатков β D глюкопиранозы, которые связаны между собой β(1 4) гликозидными связями. Цепь не имеет разветвлений, в ней содержится 2500 12000 β D глюкозных остатков (молекулярная масса 0, 4 2 млн). Цепь целлюлозы имеет вид нити, спиралеобразно закрученной вокруг своей оси и удерживаемой в таком положении водородными связями гидроксилов остатков глюкозы. Отдельные нити соединяются межмолекулярными водородными связями в пучки, имеющие характер волокон. Это обеспечивает особые механические свойства клетчатки высокую прочность и упругость целлюлозы, отсутствие растворимости в большинстве растворителей. Благодаря наличию свободных спиртовых гидроксильных групп целлюлоза способна реагировать со спиртами и кислотами с образованием эфиров. Из растворов ацетата целлюлозы в ацетоне изготовляют ацетатное волокно. Клетчатка легко гидролизуется кислотами. Продуктами гидролиза являются целлодекстрины, целлобиоза и глюкоза. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно кишечного тракта человека и не может быть питательным веществом, но способствует регулированию функции желудочно кишечного тракта, стимулирует перистальтику толстого кишечника.

Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах, для них характерно желеобразование в присутствии органических кислот, что используется в пищевой промышленности для изготовления желе и мармеладов. В основе пектиновых веществ лежит пектовая полигалактуроновая кислота. Пектовая кислота состоит из остатков D галактуроновой кислоты, связанных (1 4) гликозидной связью. Некоторые пектиновые вещества оказывают противоязвенное действие и являются основой ряда препаратов, например, плантаглюцид из подорожника.

Гетерополисахариды Альгиновые кислоты содержатся в бурых водорослях. Неразветвленная цепь построена из соединенных (1 4) связями остатков D маннуроновой и L гулуроновой кислот. Альгиновые кислоты как гелеобразователи используются в пищевой промышленности. Морские водоросли служат источником многих полисахаридов. Например, широко применяемый в биохимических исследованиях агар представляет собой гетерополисахарид, содержащий большое число сульфатных групп. Агар состоит из смеси агарозы и агаропектина. В полисахаридной цепи агарозы чередуются остатки D галактозы и L лактозы. Полисахариды соединительной ткани. Соединительная ткань распределена по всему организму и обусловливает прочность и упругость органов, эластичность их соединения, стойкость к проникновению инфекций. Полисахариды соединительной ткани связаны с белками. Наиболее полно изучены хондроитинсульфаты (кожа, хрящи, сухожилия), гиалуроновая кислота (стекловидное тело глаза, пуповина, хрящи, суставная жидкость), гепарин (печень). Эти полисахариды обладают общими чертами в строении: их неразветвленные цепи построены из дисахаридных остатков, в состав которых входят уроновые кислоты (D глюкуроновая, D галактуроновая, L идуроновая) и N ацетилгексозамины (N ацетилглюкозамин, N ацетилгалактозамин). Некоторые из них содержат остатки серной кислоты.

Строение некоторых гетерополисахаридов Гиалуроновая кислота построена из дисахаридных остатков, соединенных (1 4) гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент состоит из остатков D глюкуроновой кислоты и N ацетил О глюкозамина, связанных (1 3) гликозидной связью. Гиалуроновая кислота имеет большую молекулярную массу – 2 7 млн. , растворы обладают высокой вязкостью, с чем связывают её барьерную функцию, обеспечивающую непроницаемость соединительной ткани для патогенных микроорганизмов. Xондроитинсульфаты состоят из дисахаридных остатков N ацетилированного хондрозина, соединенных (1 4) гликозидными связями. В состав хондрозина входят D глюкуроновая кислота и D галактозамин, связанные между собою (1 3) гликозидной связью. Сульфатная группа образует эфирную связь с гидроксильной группой N ацетил О галактозамина, находящейся либо в 4 м, либо в 6 м положении, Молекулярная масса хондроитинсульфатов составляет 10 000 60 000. Хондроитинсульфаты и гиалуроновая кислота содержатся не в свободном, а в связанном виде с полипептидными цепями.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Сложные углеводы являются важными биологически активными соединениями. Они классифицируются на олигосахариды и полисахариды (гомо- и гетерополисахариды). Биологическая активность сложных углеводов способствует использованию в фармацевтической практике. Например, дисахарид лактоза используется в качестве наполнителя при изготовлении порошков и таблеток, в производстве молочных продуктов, питания для младенцев, из лактозы получают лактулозу - ценный препарат для лечения кишечных расстройств. Сахарозу используют для изготовления сиропов, микстур. Гомополисахариды крахмал, который является основным источником углеводов в пищевом рационе человека, в фармации используется для изготовления присыпок и паст. Большое значение имеют гетерополисахариды, которые обеспечивают прочность и упругость органов. Хондроитинсульфаты входящих в состав кожи, хрящей, гиалуроновая кислота - стекловидного тела глаза. Они являются основой многих лекарственных препаратов (хондропротекторов, антикоагулянтов и др.). Интерпретацию строения и химических свойств важно при контроле качества углеводов, которые используются в качестве лекарственных средств.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель: Уметь интерпретировать строение и химические свойства сложных углеводов для дальнейшего изучения их биологических и фармацевтических функций.

Конкретные цели.

Уметь :

1. Классифицировать по строению ди- и полисахаридов.

2. Составлять названия дисахаридов.

3. Составлять уравнения реакций подтверждающие химические свойства сложных углеводов.

4. Интерпретировать реакции идентификации.

1. Основные теоретические вопросы:

2. Строение, классификация и структурное изображение восстановительных (мальтоза, целобиоза, лактоза) и невосполнимых (сахароза) дисахаридов.

3. Общие и специфические химические свойства дисахаридов. Гидролиз дисахаридов. Инверсия сахарозы.

4. Строение и классификация полисахаридов.

5. Гомополисахариды крахмал (амилоза, амилопектин), гликоген, целлюлоза, декстрины. Гидролиз полисахаридов.

6. Производные целлюлозы (нитраты, ацетаты, ксантогенаты, карбоксиметилцеллюлоза) и их не применение в фармации. Понятие о пектиновые вещества.

7. Гетерополисахариды: хондроитинсульфаты, гиалуроновая кислота, гепарин.

8. Идентификация ди- и полисахаридов (реакция Барфед, качественная реакция на крахмал, методы).

9. Медико-биологическое и фармацевтическое значение ди- и полисахаридов и их функциональных производных.

2. Основные термины и их определения

Дисахариды - углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов одинаковой или различной природы и соединенных между собой гликозидной связью. Вследствие кислотного или ферментативного гидролиза дисахариды расщепляются на две молекулы моносахаридов.

Дисахариды делятся на две группы - восстановительные и невозобновляемые зависимости от способа сочетания двух остатков моносахаридов между собой.

Восстановительные дисахариды образуются в результате отщепления воды из двух моносахаридов за счет напивацетального гидроксида одной молекулы моносахарида и спиртового другой, например мальтозы, целобиоза, лактозы . Восстановительные дисахариды имеют один свободный гликозидная гидроксил, способный к таутомерннх преобразований. Для них характерны типичные реакции на карбонильную группу: образование фенилгидразонив и озазонив, присоединение водорода и синильной кислоты, восстановление гидроксида меди и фелинговой жидкости, реакция серебряного зеркала и др

Представителями восстановительных дисахаридов являются:

Мальтоза (солодовый сахар) состоит из двух остатков D глюкопираноз, соединенных 1,4-гликозидной связью. Образование молекулы мальтозы можно рассматривать как процесс конденсации двух молекул глюкозы:

В растворе мальтоза существует в нескольких таутомерных формах - - и β-циклической и альдегидной.

Восстановительные свойства мальтозы проявляются при окислении Br2 / H2O (при этом образуется мальтобионова кислота), реактивами Толленса и Феллинга

Целобиоза , как и мальтоза , состоит из двух остатков D глюкопираноз, соединенных 1,4-гликозидной связью, но в молекуле целобиоза напивацетальний гидроксил, который участвует в образовании гликозидной связи имеет β-конфигурацию.

Целобіоза

Лактоза (молочный сахар) состоит из остатка β-D-галактопиранозы и - или β-D-глюкопираноз, соединенных 1,4-гликозидной связью.

Дисахариды, которые не имеют свободной гликозидной группы, а следовательно и не проявляют окислительно-восстановительных свойств называют невосполнимых . Невозобновляемые дисахариды образуются из двух молекул моносахаридов с отщеплением молекулы воды за счет напивацетальних гидроксилов обоих моносахаридов, например микозы, сахарозы и др. В дисахариды этого типа нет свободных напивацетального гидроксила. Они не способны к таутомерных преобразований, не дают характерных реакций на карбонильную группу и не имеют восстановительных свойств. Эти дисахариды способны только к реакциям в гидроксильных групп - образование эфиров и эфиров (алкилирование и ацилирование) и сахаратив.У молекулах дисахаридов остатки моносахаридов находятся в циклических пиранозних или фуранозных циклах

В невосполнимых полисахаридов относится сахароза (тростниковый или свекловичный сахар), молекула которого состоит из остатков -D-глюкопираноз и β-D-фруктофуранозы, соединенных 1,2 гликозидной связью.

Сахароза

Полисахариды - это природные полимеры, которые состоят из большого количества молекул моносахаридов . К полисахаридам относятся многие продукты растительного происхождения (крахмал, целлюлоза, пектиновые вещества), животного (гликоген, хитин) и бактериального (декстраны). Все они играют важную биологическую роль и используются как лекарственные препараты. Полисахариды делятся на Гомополисахариды (построены только из звеньев моносахаридов одного типа) и гетерополисахариды (построенные из звеньев моносахаридов различных типов

Крахмал. В растительном мире формой запаса питательных веществ является крахмал. Это гомополимер, образованный -D-глюкопираноз. Крахмал состоит из двух фракций - амилозы и амилопектина. Амилопектин - полимер разветвленной структуры, может иметь 1000 и более остатков D-глюкозы в молекуле. Амилоза имеет линейное строение, в ней остатки -глюкозы соединены α 1,4 связями, то есть каждый остаток глюкозы участвует в образовании двух связей, за счет ОН-групп при С1 и С4:

При нагревании с кислотами или при воздействии ферментов крахмал гидролизуется. Конечным продуктом этого процесса является глюкоза:

Гликоген (животный крахмал). Если у большинства растений резервным полисахаридом является крахмал, то в животных организмах эту функцию выполняет гликоген. Этот полисахарид обеспечивает организм глюкозой при повышенных физических нагрузках и в перерывах между приемом пищи. Гликоген построен аналогично амилопектина, но представляет собой еще более разветвленную структуру.

Молекула гомо полимера целлюлозы имеет линейное строение, в ней остатки β-глюкозы соединены β-1,4-связями:

При нагревании целлюлозы в кислой среде, она гидролизуется до глюкозы. Это один из промышленных способов добывания глюкозы:

Для организма имеют значение следующие гетерополисахариды: гиалуроновая кислота - основная часть межклеточного вещества, биологический цемент, который соединяет клетки, заполняя все межклеточное пространство. Она также выполняет роль биологического фильтра, который задерживает микробы и предотвращает их проникновение в клетки, принимает участие в обмене воды в организме. Гиалуроновая кислота состоит из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-глюкозамина.

Хондроитинсульфаты - хондроитинсерная кислоты служат структурным компонентом хрящей, связок, клапанов сердца, пупочного канатика. Они способствуют отложению Са в костях. Хондроитинсульфаты состоят из D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-D-галактозамина, имеющий сульфатную группу.

Гепарин - образуется в клетках паренхиматозных органов (печень, легкие, почки) и выделяется ими в кровь и межклеточную жидкость. В крови он связывается с белками и предотвращает процесс свертывания крови, выполняя функцию антикоагулянта. Кроме того, гепарин обладает противовоспалительным действием, влияет на обмен калия и натрия, выполняет антигипоксическое функцию. Основным звеном этого гетерополимера является уроновых кислота D-глюкозамин, соединенные между собой -1,4-гликозидными связями.

3. Граф логической структуры

4. Источники информации:

1. Органическая химия. Учебник для высших фармацевтических учебных заведений. В 3 кн. / В.П. Черных, Б.С. Зименковський, И.С. Гриценко. - Харьков: Основа, 1997. - Кн. 3, - с.151-164.

2. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с.387-393.

3. Сборник тестов по органической химии / Под ред. В.П.Черных. - Харьков 2005.С. 304-322.

4. Лекции по органической химии.

УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1

Дайте определение терминам: восстановительный дисахарид; невосполнимый дисахарид; гетерополисахарид; Гомополисахариды. Приведите примеры.

Задание 2

Напишите структурные формулы следующих соединений: -целобиоза; метил--лактозид; мальтобионова кислота.

Задание 3

Составьте названия следующих дисахаридов:

а)
б)

в)
с)

Задание 4

Составьте уравнения реакций, подтверждающих химические свойства лактозы с1) С 6 Н 5 NHNH 2 (изб.); 2) CH 3 J (изб.); 3) HCN; 4) [H]; 5) OH; 6) C 2 H 5 OH (HCl (г)); 7) H 2 NOH; 9) (CH 3 CO) 2 O (изб).

Задание 5

Покажите цикло-оксо таутомерию мальтозы, с помощью которых реакций можно подтвердить этот процесс.

Задание 6

С помощью каких реакций можно отличить сахарозу от лактози? Приведите необходимые уравнения реакций.

1. Какой моносахарид является конечным продуктом гидролиза крахмала:

А. Галактоза В. Фруктоза С. Маноза

D. Рибоза Е. Глюкоза

2. В зависимости от способа образования гликозидной связи, дисахариды делятся на две группы - восстановительные и невозобновляемые. Из перечисленных дисахаридов является невосполнимых:

A. Мальтоза

B. Целобиоза

C. Лактоза

D. Сахароза

E. Ксилоза

3. Гликоген в животных организмах является структурным и функциональным аналогом растительного крахмала. Укажите продукты образуются при гидролизе гликогена:

A. α, D - глюкопираноза

B. β, D - глюкопираноза

C. α, D – галактопираноза

D. β, D - галактопираноза

E. α, D - фруктофураноза

4. В восстановительных дисахаридов наблюдается явление мутаротации. В результате лактоза сохраняет эту способность:

A. В ее состав входят спиртовые гидроксид

B. Образует гликозидная связь.

C. В ее состав входит β, D-галактопираноза

D. Содержит свободную напивацетальну группу

E. В ее состав входит D - глюкопираноза

5. Мальтоза образуется при ферментативном гидролизе крахмала. Укажите с помощью которого реагента можно подтвердить восстановительные способности этого дисахарида:

A. Аg(NH 3) 2 OH

B. СН 3 -ОН

C. СН 3 -СН 2 -ОН

D. СН 3 СООН

E. Н 3 РО 4

6. Важное практическое значение имеют производные целлюлозы. Назовите продукт полного нитрования целлюлозы:

A. Динитрат

C. Тринитрат

D. Тетранитрат

E. Пентанитрат

7. Гиалуроновая кислота- основная часть межклеточного вещества. Укажите составляющие этой кислоты:

A. α, D–галактуроновая кислота

B. Глюкозо-1-фосфат

C. N–ацетил-D-глюкозамин

D. L– идуроновая кислота

E. β, D –фруктофураноза

8. Молекулы дисахаридов состоят из остатков моносахаридов, соединенных между собой гликозидной связью. Укажите тип этой связи в молекуле сахарозы:

A. α -1,4

B. β -1,4

C. β-1,3

D. α-1, β-2

E. α-1,6

9. Полисахарид, выполняет функцию резервного вещества в организме человека. Этот полисахарид обеспечивает организм глюкозой при повышенных нагрузках и в промежутках между приемами пищи. О вещество идет речь?

A. крохмал

B. гликоген

D. целюлоза

Эталоны ответов:

1.E, 2.D, 3.A, 4.D, 5.A, 6.E, 7.C, 8.D, 9.В.

Занятие № 31

ОмыляемЫЕ ЛИПИДЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Омыляемого липиды - многочисленная группа природных органических соединений, в основном производных высших алифатических кислот и спиртов. Они содержатся во всех клетках живых организмов и участвуют в различных физиологических и биохимических процессах. Липиды являются основными структурными компонентами клеточных мембран, выполняют защитную функцию (например, в коже), служат формой в виде которой запасается и транспортируется энергетическое "топливо".

Обмилювани липиды - многочисленная группа природных органических соединений. Простые липиды (жиры, воск, твины) производные высших алифатических кислот и спиртов. Сложные липиды образуют при гидролизе кроме спиртов и карбоновых кислот, также фосфорную кислоту (фосфолипиды) или олигосахариды (гликолипиды).

По своему строению жиры являются сложными эфирами глицерина и высших карбоновых кислот. Жиры животного происхождения, как правило, - твердые вещества, растительные жиры - жидкие. В состав жиров человеческого организма чаще всего входят остатки насыщенных (стеариновая, пальмитиновая) и ненасыщенных (арахидоновая, олеиновая, линолевая и линоленовая) высших жирных кислот.

Воск, сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных веществ, бывают растительного, животного и минерального происхождения. Озокерит (горный воск) - минеральный продукт применяется в медицине для изготовления масел, кремов, гидроффобизациы материалов. Ланолин и спермацет используют в производстве кремов, мыла, свечей.

Глицерофосфолипиды является основным компонентом клеточных мембран. Подобно высших карбоновых кислот они долгое неполярный углеводородный цепь ("хвост") и полярную ионную фосфатидную группу ("голова") и образуют липидный бислой. Бислой фосфолипидов является эффективным барьером для пропусакния воды, ионов и других компонентов внутрь и из клеток.

Понимание особенностей строения липидов, умение интерпретировать их химические свойства нужны провизору для понимания фармакокинетики, фармакодинамики и механизма распределения лекарственных веществ в организме человека.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель: Уметь интерпретировать строение и химические свойства омиляеми липидов для дальнейшего изучения их медико-биологических и фармацевтических функций.

Конкретные цели.

1. Относить липиды по строению к определенному классу в соответствии с их классификацией. Составлять названия омиляемих липидов.

2. Объяснять значение йодного, кислотного и эфирного чисел.

3. Составлять уравнения реакций, подтверждающих химические свойства простых липидов - триацилглицеринов.

1. Классификация липидов.

2. Строение омыляемого липидов.

3. Химические свойства триацилглицеринов: гидролиз, гидрогенизация, окисление, присоединение галогенов.

4. Медико-биологическое и фармацевтическое значение липидов.

2. Основные термины и их определения:

Липиды - это многочисленная группа природных органических веществ, в основном производных высших алифатических кислот и спиртов.

Разное отношение жироподобных веществ к действию гидролитических реагентов положен в основу разделения липидов на омыляемого и неомыляемые.

Жиры или омыляемого липиды являются эфирами глицерина и высших алифатических кислот, т.е. триацилглицеринов или триглицеридами. Общая формула жиров:

По консистенции жиры могут быть твердыми и жидкими. Твердые жиры содержат преимущественно остатки насыщенных высших жирных кислот. В состав жидких жиров, которые называют маслами или маслами, входят в основном остатки ненасыщенных кислот. Жиры животного происхождения обычно - твердые вещества, растительные жиры - жидкие.

Вследствие взаимодействия жиров с водными растворами гидроксидов щелочных металлов (NaОН, КОН) образуется смесь глицерина и натриевых (калиевых) солей высших жирных кислот. Указанные соли называют мылом, а реакцию щелочного гидролиза жиров, которой образуются мыла, - омылением.

Число омыления - это количество миллиграммов КОН, которое расходуется при гидролизе 1 г жира. Кислотное число (число нейтрализации) определяется количеством миллиграммов КОН, необходимого для нейтрализации 1 г жира. Эфирное число - это разница между числом омыления и кислотным числом.

Мицеллы - это сферические структуры, которые образуются в результате агрегации («слипание» друг с другом) молекул мыла - натриевых и калиевых солей жирных кислот. Благодаря наличию молекулах карбоксилатных групп мыла относят к анионных поверхностно-активных веществ (анионные ПАВ). При этом они уменьшают поверхностное натяжение воды, то есть проявляют так называемые поверхностно-активные свойства.

Гидрогенизация жиров - это реакция присоединения водорода по месту разрыва карбон-карбоновых двойных связей в остатках линолевой, линоленовой, олеиновой и других ненасыщенных кислот, при этом растительные масла превращаются в твердые жиры, которые называют Саломас.

Воски - это сложные эфиры высших жирных кислот и высокомолекулярных спиртов, которые содержат четное количество атомов углерода в кислотных и спиртовых остатках. Воски делят на животные (спермацет, пчелиный воск, ланолин и другие) и растительные (карнаубский воск). В восков принято относить также и озокерит (горный воск) - минеральный продукт, который представляет собой смесь преимущественно насыщенных углеводородов, в основном с разветвленными цепями.

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ

Синтетические способы добывания жиров из глицерина не имеют промышленного значения из-за доступности разнообразной природного сырья. К основным методам выделения жиров и масел из измельченных тканей растений и животных относятся: вытапливание, прессования и экстракция органическими растворителями.

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

1. Гидролиз жиров.

2. Реакции присоединения. Липиды с остатками ненасыщенных кислот легко присоединяют по двойной связи водород, галоген, галогенводни и воду.

3. Окисление жиров. Причиной способности жиров легко окисляться кислородом воздуха является наличие двойных связей в их молекулах, что приводит к «гиркнення» жиров. При их окислении образуются альдегиды с короткими карбоновыми цепями, которые обусловливают неприятный запах и вкус «прогорклых» жиров.

Граф логической структуры

Воски

Жиры

4. Источники информации

1. Органическая химия. Учебник для высших фармацевтических учебных заведений. В 3 кн. / В.П. Черных, Б.С., Зименковський И.С., Гриценко. - Харьков: Основа, 1997. - Кн. 3, - с.196-234.

2. Общий практикум по органической химии / В.П. Черных и др. - Харьков: Изд-во НФАУ; Золотые страницы, 2002. - с.592 с.

3. Лекции по органической химии.

4. Лекции по органической химии. - М.: Высшая школа, 1991.- с.76-86.

УЧЕБНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1

Назовите следующие соединения:

Задание 2

Напишите структурные формулы: а) тристеарин, б) олепальмитостеарин.

Задание 3

Напишите схемы кислотного и щелочного гидролиза пальмитодистеарину. Назовите продукты реакций.

Задание 4

Напишите уравнения реакций триолеин со следующими реагентами: 1) Br2; 2) HJ (kt). Что такое йодное число, кислотное число и число омилення

ЗАДАЧИ ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДОСТИЖЕНИЯ КОНКРЕТНЫХ ЦЕЛЕЙ ОБУЧЕНИЯ

1. Сложные липиды по своему строению состоят из трех и более компонентов. Среди приведенных соединений укажите такой липид:

B. Стеариновая кислота

C. Триглицерид

E. Гликолипид

2. Полиненасыщенные жирные кислоты входят в состав липидов. Среди следующих соединений укажите такую кислоту:

A. СН 2 =СН–СООН

B. С 17 Н 35 СООН

C. СН 3 СООН

D. С 17 Н 29 СООН

E. СН 2 =СН–СН=СН–СООН

3. Жидкий жир - триолеин глицерина - можно получить синтезом из глицерина и высшего жирной кислоты. Определите тип химической реакции, которая используется для получения такого жира:

A. Гидрогенизация

B. Гидролиз

C. Этерификация

D. Дегидратация

E. Окисление

4. Льняное масло содержит примерно 60% линолевой кислоты. Среди приведенных соединений укажите формулу этой кислоты:

A. С 15 Н 31 – СООН

B. С 17 Н 39 – СООН

C. С 17 Н 29 – СООН

D. С 17 Н 31 – СООН

E. С 17 Н 33 – СООН

5. Фосфолипиды относятся к сложным омыляемого липидов. Укажите химическую природу данных соединений:

A. Сложные эфиры глицерина и ненасыщенных УЖЕ

B. Сложные эфиры глицерина и насыщенных СЖК

C. Сложные эфиры глицерина и Н3РО4.

D. Сложные эфиры сорбита и СЖК

E. Сложные эфиры глицерина, СЖК и Н3РО4.

6. Определяют качество жира. Ненасыщенность жира характеризует:

A. йодное число

B. число омыления

C. эфирное число

D. кислотное число

7. Для проведения экстракции определяют растворимость липидов в различных растворителях. Липиды будут плохо растворимы в:

A. хлороформе

B. толуоле

C. циклогексане

D. бензоле

E. этиловом спирте

8. По своему химическому строению жир относится к классу:

A. Простой эфир.

B. многоатомный спирт.

C. Сложный эфир.

D. Соль высших карбоновых кислот.

E. Карбоновая кислота.

9. Высшие жирные кислоты входят в состав липидов. Среди перечисленных ниже соединений выберите кислоту, которая входит в состав животного жира:

A. CH 3 - (CH 2) 3 - COOH

B. CH 3 - CО - CH 2 - COOH

C. C 17 H 33 - COOH

D. C 17 H 35 - COOH

E. C 17 H 29 - COOH

10. Определить качественный состав твердого животного жира. Найдите кислота, которая входит в состав такого жира:

A. Олеиновая.

B. Стеариновая.

C. Линолевая.

D. Линоленовая.

E. Малеиновая.

Эталоны ответов :

1.E, 2.D, 3.A, 4.C, 5.E, 6.A, 7.E, 8.C, 9.D, 10.B.

Занятие № 32

Неомыляемые ЛИПИДЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

В неомыляемые липидов относят не способны к гидролизу изопреноиды и простагландины. Простагландины в чрезвычайно малых концентрациях содержатся во всех клетках организма и животных, однако наибольшее их количество находится в сперме. Ученые предполагают, что простагландины регулируют обмен веществ в клетках организма, то есть "клеточными гормонами". Они влияют на процессы свертывания крови, снижают кровяное давление, угнетают выделение желудочного сока и т. Д. Важнейшим свойством простагландинов является их способность стимулировать сокращение гладкой мускулатуры.

Изопреноиды - это большая и разнообразная по своему строению и свойствам группа веществ, производных изопрена. К ним относят терпены, каротиноиды и стероиды. В природе терпены встречаются в составе эфирных масел. В отличие от жирных масел, эфирные масла являются летучими и полностью испаряются, не оставляя жирных масел. Эфирные масла - источники запахов различных растений. В медицине применение эфирных масел особенно выделяется ароматерапии.

В каротиноидов, похожих по строению с естественным пигментом каротином, относится витамин А1. Витамин А1 считается фактором роста. При недостатке его в пище наблюдается задержка роста, похудения, высыхания роговицы глаза, снижается иммунитет.

К стероидам относятся вещества животного и растительного происхождения, на основе которых находится система стерана. В ряде стероидов различают: стерины, желчные кислоты, стероидные гомоны, агликоны сердечных гликозидов, агликоны стероидных сапонинов.

Изучение этих свойств дает возможность познать те химические превращения, которые происходят с липидами при применении их в качестве лекарственных средств, спрогнозировать изменения, которые происходят при хранении лекарств, понять взаимосвязь между их химическому строению и действию на организм, исследовать новые методы синтеза лекарственных веществ.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Общая цель: Уметь интерпретировать строение и химические свойства неомыляемые липидов для дальнейшего изучения их медико-биологических и фармацевтических функций.

Конкретные цели.

1. Определять липиды соответственно их классификации.

2. Интерпретировать строение отдельных представителей неомыляемые липидов.

3. Составлять уравнения реакций, характерных для неомыляемые липидов.

1. Основные теоретические вопросы:

1. Классификация липидов.

2. Строение неомыляемые липидов - простагландинов.

3. изопреноидов. Строение и химические свойства терпенов - камфоры, ментола, Ментане, α-пинена, борнеола.

4. Строение каротиноидов (витамин А1) и стероидов. Холестерин, желчные кислоты, стероидные гормоны, андрогены и агликоны сердечных гликозидов.

5. Медико-биологическое и фармацевтическое значение липидов.

2. Основные термины и их определения:

В неомыляемые липидов относятся не способны к гидролизу изопреноиды и простагландины.

Простагландины - это физиологически активные вещества биогенного происхождения, стимулирующие мускулатуру и снижают кровяное давление. Простагландины содержат карбоксильную группу и 20 атомов углерода в молекуле, то есть их можно рассматривать как производные ейкозановои кислоты.

Изопреноиды - это группа природных соединений, которые имеют в своем составе изопреновых фрагмент СН2 = С (СН 3) СН = СН2. Структуру изопреноидов имеют некоторые лекарственные средства, витамины, гормоны, ароматические вещества и тому подобное. В изопреноидов относят терпены, каротиноиды.

Терпены. Группа терпенов включает терпеновые углеводороды и их оксигеновмисни производные (спирты, альдегиды, кетоны), так называемые терпеноиды (ментол, камфора). В терпеновых углеводородов принадлежат ненасыщенные углеводороды состава (С5Н8) n, где n указывает количество изопреновых фрагментов и колеблется от 2 до 8. В природе терпены встречаются в составе эфирных масел.

Каротиноиды - группа природных пигментов, которые имеют в своем составе значительное количество сопряженных двойных связей, чем, собственно, и объясняется их окраски. Большинство каротиноидов относятся к Тетратерпены, потому что их молекулы содержат 40 атомов углерода.

Все изомеры каротина являются предшественниками витаминов группы А, то есть провитаминами. Под влиянием ферментов в организме они расщепляются по месту связи С-С с образованием витамина А - ретинола.

Витамин А (ретинол) содержится только в продуктах животного происхождения. Богатыми его источниками являются сливочное масло, яичный желток, печень животных и морских рыб, рыбий жир.

Стероиды - это липиды животных организмов. В основе их структуры лежит конденсированный чотирьохцикличний остов, что называют стераном. В стероидов относят различные вещества гормональной природы, например холестерин.

Нарушение обмена холестерина в организме человека приводит к его отложения на стенках артерий и уменьшению эластичности сосудов (атеросклероза). Холестерин в организме превращается в другие стероиды, например, в желчные кислоты , которые выполняют важную функцию при переваривании пищи. Холестерин является предшественником всех стероидных гормонов. Гормоны - это биологически активные вещества, образующиеся в результате деятельности желез внутренней секреции и принимают участие в регуляции обмена веществ и физиологических функциях организма. Половые гормоны - это вещества, которые вырабатываются половыми органами и регулируют половые функции. К их числу относятся женские (гестагены и эстрогены) и мужские гормоны (андрогены).

Похожая информация.