Содержание

Галактоза, свойства, получение и применение

Галактоза, свойства, получение и применение.

 

 

Галактоза – один из природных моносахаридов и источников энергии в живых организмах на планете, имеющий формулу C6H12O6.

 

Галактоза, формула, молекула, строение, изомерия, вещество

Биологическая роль галактозы

Физические свойства галактозы

Химические свойства галактозы. Химические реакции (уравнения) галактозы

Применение галактозы

 

Галактоза, формула, молекула, строение, изомерия, вещество: 

Галактоза – органическое соединение, естественный моносахарид, имеющий формулу C6H12O6.

Галактоза (от греч. корня γάλακτ-–  «молоко» и суффикса «оза») – один из простых сахаров, моносахарид из группы гексоз, изомер глюкозы. Отличается от глюкозы пространственным расположением водородной и гидроксильной групп у 4-го углеродного атома.

Галактоза – один из главных источников энергии для организма, необходима для его полноценного функционирования. Она представляет собой простой молочный сахар и является важным компонентом пищи грудного ребенка.

Галактоза содержится в животных и растительных организмах, в том числе в некоторых микроорганизмах. Она содержится в молочных продуктах (молоко, кефир, простокваша, ряженка, творог, сметана, сыр, масло сливочное, сливки и т.д.), овощах, фруктах и зелени (авокадо, сахарная свекла, сельдерей), камеди и пр.

Галактоза – это моносахарид, т.е. простейший углевод, состоящий из одной молекулы или одной структурной единицы.

Она (галактоза) является структурной единицей большинства пищевых дисахаридов (лактозы и лактулозы), олигосахаридов (мелибиозы, рафинозы, стахиозы), полисахаридов и гликозидов.

Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, полимеры моносахаридов (гликаны). Молекулы полисахаридов представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. Олигосахариды – это углеводы, содержащие от 2 до 10 моносахаридных остатков. Дисахариды – углеводы, которые при нагревании с водой в присутствии минеральных кислот или под влиянием ферментов подвергаются гидролизу, расщепляясь на две молекулы моносахаридов.

Химическая формула галактозы C6H12O6. 

Галактоза принадлежит к классу альдогексоз, то есть является полигидроксиальдегидом.

Галактоза представляет собой моносахарид, содержащий шесть атомов углерода, одну альдегидную (-CHO) и пять гидроксильных (-OH) групп.

Молекула галактозы может существовать в циклической и линейной – открытой цепной (ациклической) формах, а также в двух различных стереоизомерных формах: L-изомером и D-изомером.

D-изомер галактозы широко распространен в природе и входит в состав олигосахаридов, гликозидов, полисахаридов. L-форма галактозы – менее распространена – будучи компонентом некоторых полисахаридов, присутствует в красных водорослях.

Циклическая форма представлена четырьмя изомерами: два из них с пиранозным (шестичленным) кольцом, два с фуранозным (пятичленным) кольцом. В свою очередь каждая циклическая форма имеет два аномера: α-форму и β-форму. Циклические α- и β-формы галактозы представляют собой пространственные изомеры, отличающиеся положением полуацетального гидроксила относительно плоскости кольца. В α-форме этот гидроксил находится в транс-положении к гидроксиметильной группе –СН2ОН, в β-форме – в цис-положении.

К циклической форме относятся:

– α-D-галактопираноза,

– β-D-галактопираноза,

– α-D-галактофураноза,

– β-D-галактофураноза,

– α- L -галактопираноза,

– β-L-галактопираноза,

– α- L -галактофураноза,

– β- L –галактофураноза.

Линейная – открытая цепная (ациклическая) форма представлена двумя изомерами: D-галактозой и L-галактозой.

Строение молекулы галактозы, структурная формула галактозы:

Рис. 1. α-D-галактопираноза

Рис. 2. β-D-галактопираноза

Рис. 3. α-D-галактофураноза

Рис. 4. β-D-галактофураноза

Рис. 5. D-галактоза (галактогексоза)

Рис. 6. D-галактоза (слева) и L-галактоза (справа)линейной формы

Систематическое химическое наименование галактозы: (2R,3S,4S,5R)​-​2,3,4,5,6-​пентагидроксигексаналь ​(для ациклической формы – D-​галактозы), (2S,3R,4R,5S)​-​2,3,4,5,6-​пентагидроксигексаналь ​(для ациклической формы – L-​галактозы). Используются также и другие 

химические названия галактозы: галактогексоза.

По внешнему виду галактоза представляет собой белое кристаллическое вещество, со сладким вкусом, без запаха. Однако сладость галактозы ниже, чем сахарозы.

Галактоза очень хорошо растворяется в воде. Растворимость в воде составляет 9,091 г на 100 г воды (при 0 °C), 40,48  г/100 г (при 25 °C). Малорастворима в этаноле.

Температура плавления галактозы составляет 167 °C.

Галактоза

обладает низким гликемическим индексом.

 

Биологическая роль галактозы:

В организме человека и животных галактоза является одним из главных источников энергии для организма. Попадая в организм человека, большая часть галактозы, полученной из пищи, превращается в глюкозу, после чего усваивается.

Галактоза является важным компонентом пищи грудного ребенка. Она входит в состав дисахарида лактозы, который представляет собой главный углевод молока.

У некоторых людей галактоза не усваивается по причине отсутствия фермента в желудочно-кишечном тракте. Нарушение усвоения галактозы называется галактоземией и является тяжелым заболеванием, которое передается по наследству.

 

Физические свойства галактозы:

Наименование параметра: Значение:
Цвет белый, бесцветный
Запах без запаха
Вкус сладкий
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.) твердое кристаллическое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3 1,723
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3 1723
Температура разложения, °C
Температура плавления галактозы, °C 167
Температура кипения, °C
Молярная масса галактозы, г/моль 180,156

 

Химические свойства галактозы. Химические реакции (уравнения) галактозы:

Основные химические реакции галактозы аналогичны химическим реакциям глюкозы.

 

Применение галактозы:

Галактоза используется в различных отраслях промышленности и быту:

– в медицине;

– в микробиологии;

– в качестве спортивного питания;

– для создания пищевой добавки камеди.

 

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com.

 

карта сайта

 

Коэффициент востребованности 2 030

Галактоза — описание вещества, фармакология, применение, противопоказания, формула

Содержание

Структурная формула

Русское название

Галактоза

Английское название

Galactose

Латинское название вещества Галактоза

Galactosum (род. Galactosi)

Брутто формула

C6H12O6

Фармакологическая группа вещества Галактоза

Фармакологическое действие

Фармакологическое действие диагностическое.

Фармакология

Пузырьки воздуха на поверхности гранул увеличивают эхоконтрастность исследуемого участка.

Применение вещества Галактоза


УЗИ женских половых органов, в частности, для выявления врожденных или приобретенных изменений полости матки, для визуализации фаллопиевых труб и проверки их проходимости (контрастная гистеросальпингоэхография). ЭхоКГ у новорожденных и детей до 6 лет, в т.ч. для выявления гемодинамических дефектов правой половины сердца, вен и т.д.

Противопоказания

Гиперчувствительность, нарушение обмена галактозы.

Ограничения к применению

Воспалительные заболевания женских половых органов.

Побочные действия вещества Галактоза

Ощущение тепла или холода, болезненность в месте введения, парестезия, снижение слуха, нарушение вкуса, головокружение.

Способ применения и дозы

Растворитель (13, 5 мл) набирают в шприц и с помощью канюли переносят во флакон, содержащий 3 г гранул D-галактозы; в течение 3 мин встряхивают для получения гомогенной суспензии. При проведении гистеросальпингоэхографии суспензию вводят трансцервикально в дозе 2–5 мл с помощью специального катетера, при исследовании фаллопиевых труб дополнительно вводят 1–2 мл. Максимальная доза — 15 мл.

Меры предосторожности

С осторожностью применять у пациентов с сердечной недостаточностью.

Суспензия должна быть использована в течение 5 мин, необходимо избегать ее нагревания и создания чрезмерного разрежения, т.к. возможно снижение концентрации микропузырьков и образование крупных пузырьков воздуха.

Галактоза — Справочник химика 21

    Для сопоставления названий с формулами простых углеводов (моносахаридов) легче всего пользоваться проекционными формулами Фишера, в которых карбонильный атом углерода находится наверху (или в верхней части), хотя достаточно наглядны также и формулы Хеворта. По правилам ШРАС/ШВ для моносахаридов от Сз до Се (по правилам СА [4а]—для s и Сб) разрешено применять тривиальные (стереородона- чальные) названия (например арабиноза, рибоза, галактоза, глюкоза, манноза, фруктоза), однако для них и для многих других могут быть составлены и систематические наименования. Последние составляются из  [c.178]
    Слева—молекула глюкозы, справа — галактозы. (Суффикс 03 обычно означает сахар.) Внимательно посмотрев на эти формулы, вы заметите, что единственное различие между ними в том, в какую сторону повернута гидроксильная группа при четвертом (сверху) атоме углерода. [c.135]

    А если в молекуле уроновой кислоты гидроксильные группы расположены так же, как в молекуле галактозы, то получается галактуроновая кислота. Как и молекулы сахаров, ее молекулы могут соединяться между собой в длинные цепи, образуя так называемые пектиновые вещества. Они содержатся во многих фруктах и овощах. Растворяясь в воде, они дают гели — густые растворы, которые ведут себя, как очень пластичные твердые тела. Именно пектиновые вещества придают густоту фруктовым желе, джемам и мармеладам. Их можно использовать и для получения сгущенных продуктов, как, например, майонез и сгущенное молоко. [c.177]

    Гнилостные бактерии разлагают молочный сахар лактозу на глюкозу и галактозу. Эти сахара затем окисляются до молочной кислоты, выделяя энергию. Какое действие может оказать молочная кислота на белки молока Ответ поясните. [c.458]

    Именно это и происходит в нашем кишечнике. Весь сахар, входящий в состав нашей пищи, представляет собой сахарозу (если не считать лактозы, содержащейся в молоке). Ни сахарозу, ни лактозу организм человека усваивать не может. Однако в пищеварительных соках, выделяемых в кишечник специальными железами, есть вещества, которые вызывают гидролиз сахарозы и лактозы с образованием моносахаридов. Их организм уже может усвоить. Галактоза и фруктоза в нем превращаются в глюкозу — это один из способов, которыми организм поддерживает постоянное содержание глюкозы в крови. [c.143]

    Цис-транс-изомеры могут не изменять плоскости поляризации спота, поэтому они не являются оптическими изомерами, как, на-иример, глюкоза и галактоза. [c.166]

    У 32 изомеров гексозы, возникающих при 32 возможных перестановках групп, окружающих атомы углерода с номерами от 1 до 5, положения групп —Н и —ОН при атоме углерода 1 указывают приставками а- или Р-. У всех а-гексоз гидроксильная группа при атоме углерода 1 направлена вниз, как на рис. 21-15, б и в у всех (З-гексоз она направлена вверх, как на рис. 21-15, г. Соединение, являющееся полным зеркальным отражением О-гексозы относительно всех пяти асимметрических атомов углерода, называется Ь-гексозой. Следовательно, для каждого типа гексозы существуют четыре варианта а-О, а-Ь, р-О и (З-Ь. Таким образом, должно существовать 32 4 = 8 различных типов гексозы, которым приписывают индивидуальные названия. Однако в природе встречаются только три из них глюкоза, галактоза и манноза. Эти три сахара отличаются конфигурациями групп вокруг атомов углерода 2 и 4 и сопоставляются на рис. 21-15, г, д и е. Галактоза входит в состав молочного сахара лактозы, а манноза-растительный продукт (название которого происходит от библейского слова манна ). Однако самой распространенной гексозой является глюкоза. [c.310]


    Как глюкоза, так и галактоза — шестиуглеродные сахара, содержащие альдегидные группы. Такие сахара называют альдогексозами ( альдо означает альдегид , а гекс — шесть ). Если присоединять гидроксильные группы к углеродным атомам разными способами, то окажется, что может существовать 16 разных альдогексоз. Из них в природе встречаются глюкоза, галактоза и еще одна-две альдогексозы остальные получены в лаборатории. [c.136]

    Глюкоза имеет сладкий вкус, не такой сладкий, как обычный сахар, но все-таки сладкий. (Вспомните корень глюк происходит от греческого слова, означающего сладкий .) А вот если изменить расположение одной единственной гидроксильной группы в молекуле глюкозы—повернуть ее в другую сторону, получится галактоза, вдвое менее сладкая, чем глюкоза. Почему такая [c.140]

    Но с некоторыми формулами нужно быть поосторожнее— к ним принадлежат и формулы сахаров. Глюкоза и галактоза различаются только расположением одной гидроксильной группы, но из-за этого у них разные свойства. Изомеры, которые различаются только расположением одной или нескольких групп в молекуле (при одном и том же устройстве углеродной цепи) называются стереоизомерами. [c.136]

    Поскольку лактоза состоит из глюкозы и галактозы, можно было бы ожидать, что по сладости она будет находиться где-то между ними. Но это не так. Она еще менее сладкая, чем каждый из моносахаридов. Почему И этого никто не знает. Если вы возьмете в рот немного лактозы в виде порошка, она покажется вам практически безвкусной. Вот почему молоко не особенно сладко, хотя й содержит 4% сахара. [c.141]

    Дульцит (галактит) — в отличие от других сахарных спиртов слабо растворим в воде и имеет лишь слегка сладкий вкус. Встречается во многих растениях и некоторых дрожжах. Получен каталитическим гидрированием галактозы. При гидрировании инвертированной лактозы образуется дульцит и сорбит, причем дульцит легко выделяется кристаллизацией. Промышленное производство дульцита может быть организовано из арабогалактана камеди лиственницы, состоящего из 83% галактана и 12% араба-на при гидролитическом гидрировании арабогалактана в присутствии никеля Ренея и сульфата никеля (гидролизующий агент) был получен дульцит (с примесью арабита) с выходом более 90% [11]. [c.12]

    Фруктоза + глюкоза Галактоза + глюкоза (глюкоза) (глюкоза) [c.245]

    Следовательно, у галактозы по сравнению с глюкозой затруднен разрыв связей С—С в положении 3,4 и облегчен разрыв этих связей в положениях 2,3 и 4,5. Чтобы выяснить причину этого яв- [c.87]

    Как указал Б. Н. Степаненко, не подлежит сомнению, что в химических реакциях скорости и даже сама возможность протекания многих реакций зависят от конформационных отношений [57]. Рассмотрим конформации открытых ациклических форм глюкозы и галактозы [58]. [c.88]

    И глюкоза, и галактоза относятся к моносахаридам (от латинских слов, означающих один сахар ). А когда соединяются два моносахарида, получается дисахарид ( два сахара ). Тот дисахарид, который состоит из глюкозы и галактозы, называется лактозой. Это та разновидность сахара, которая содержится в молоке всех млекопитающих, от китов до мышей, и больше никакого другого сахара там нет. Поэтому лактозу часто называют молочным сатр.ом. (Само название лактоза происходит от латинского слова, означающего молоко , а галактоза = от Трёческого слова того же значения.) [c.140]

    Таким образом, связная диаграмма является удобным средством для исследования механизмов явлений сложной структуры химической и биологической природы. Например, топологический метод моделирования может быть успешно применен для объяснения явления облегченного переноса, обнаруженного в некоторых биологических системах (перенос галактозы через мембрану красной кровяной клетки, перенос кислорода через растворы гемоглобина и т. п.) 13]. [c.131]

    Нами определялось. количество остаточных РВ при гидрогенолизе глюкозы и галактозы при 230°С и давлении 20 МПа в течение 1,5—2 ч [34]. Несмотря на уменьшение концентрации гекситов в ходе их гидрогеиолиза, количество РВ не уменьшилось до нуля даже в конце процесса и процент РВ в расчете на гекситы составлял в течение всего опыта довольно постоянную величину, равную 0,4% для сорбита и 0,6% для дульцита. [c.79]

    Сравнение результатов гидрогеиолиза глюкозы и галактозы [30, 34] [c.87]

    Раствор ксилита, полученный в результате гидрирования ксилозных растворов, содержит (в пересчете на сухие вещества) от 1 до 2% зольных элементов, до Р/о органических кислот, до 0,5% РВ, а также сорбит, арабит и дульцит, которые образовались при восстановлении глюкозы, арабинозы и галактозы, присутствующих в пентозном гидролизате. Содержание других многоатомных спиртов, кроме ксилита, колеблется в зависимости от перерабатываемого сырья (сорбита от 4 до 10%, арабита—от 3 до 6% и дульцита менее 1%). Эти соединения влияют на процесс кристаллизации, однако в меньшей степени, чем другие примеси, содержащиеся в растворе ксилита. Учитывая, что очистить раствор ксилита от других присутствующих в нем многоатомных спиртов практически не представляется возможным, необходимо, чтобы содержание в нем остальных примесей было минимальным. Присутствие этих примесей в растворе помимо увеличения растворимости ксилита оказывает большое влияние на вязкость растворов, что затрудняет их дальнейшую переработку. [c.162]

    При гидрогенолизе дульцита [56] также получено 18,3% эритрита и 23,7% этиленгликоля при несколько меньшем (чем из галактозы) выходе глицерина — 30,2%- [c.87]


    Различные моносахариды требуют для своего гидрогеиолиза различного времени (см. также гл. 3). Проведение гидрогеиолиза моносахаридов в идентичных условиях через стадию образования высших полиолов [31] показало, что максимальный выход глицерина быстрее всего достигается из фруктозы, в 1,5—2 раза медленнее из глюкозы и в 4 раза медленнее из галактозы. Поэтому углеводный состав промышленного сырья должен учитываться при разработке режима его гидрогеиолиза. [c.127]

    Предложенный механизм объясняет повышенный выход этиленгликоля и тетрита при гидрогенолизе галактозы, у которой атакуются связи 2,3 и 4,5, тогда как у глюкозы связь 4,5 с гидроксилами в эригро-положении не затрагивается. Получает объяснение большая скорость гидрогеиолиза глюкозы по связи 3,4 до глицерина у глюкозы связь 3,4 с гидроксилами в трео-положении атакуется катионом, а у галактозы гидроксилы при этой связи находятся в эригро-положении, и она не ослабляется под действием катиона (однако ослаблена за счет других причин, указанных выше, что приводит к ее гидрогенолизу, хотя и более медленному). Максимальный выход глицерина и минимальный этиленгликоля должны давать манноза и маннит, имеющие трео-гидроксилы только в положении 3,4 (их гидрогенолиз пока не описан в литературе). Косвенным подтверждением этого является получение за 20 мин 48% глицерина и всего 6% этиленгликоля из фруктозы в условиях, указанных в табл. 3.3 [34]. [c.90]

    Дульцит, Сырьем для его получения служит, например, манна с Мадагаскара, которая почти целиком состоит из дульцита. Он найден также и во многих других растениях. Синтетически он получается восстановлением галактозы, т. пл. 188°, оптически недеятелен и не может быть расщеплен (мезоформа). [c.406]

    Для выяснения механизма крекирующего действия Са(ОН)г были поставлены эксперименты по гидрогенолизу глюкозы и галактозы в идентичных условиях в реакторе с перемешивающим устройством [55]. Результаты этих исследований приведены в табл. 3.3. Сравнение показывает, что максимальный выход глицерина достигается при гидрогенолизе галактозы за более длительное время (в 2—3 раза), чем при гидрогенолизе глюкозы. При этом из галактозы образуется почти в 2 раза больше тетрита и этиленгликоля, чем из глюкозы (при достижении в обоих случаях максимального выхода глицерина). [c.87]

    Полиоксиальдегиды и полиоксикетоны легко превраш,аются в многоатомные спирты. Каталитически это было впервые осуществлено под давлением, причем водно-спиртовые растворы глюкозы, фруктозы и галактозы над Pt- или Pd-катализаторами при 100 ат и 100° восстанавливаются в соответствующие гекситы. Этот способ представляет практический интерес, так как таким путем получают ii-сорбит при синтезе витамина С и d-маннит для превращения в гек-санитроманнит—сильное взрывчатое вещество. [c.398]


Основы неорганической химии для студентов нехимических специальностей (1989) — [ c.266 , c.278 , c.284 , c.287 ]

Молекулярная биология. Структура и биосинтез нуклеиновых кислот (1990) — [ c.230 ]

Органическая химия. Т.2 (1970) — [ c.545 , c.546 , c.557 , c.579 , c.635 , c.636 ]

Химия (1978) — [ c.371 ]

Химический энциклопедический словарь (1983) — [ c.117 ]

Введение в химию природных соединений (2001) — [ c.32 , c.38 ]

Названия органических соединений (1980) — [ c.239 , c.244 , c.245 ]

Химия природных соединений (1960) — [ c.52 , c.65 ]

Начала органической химии Книга первая (1969) — [ c.440 ]

Молекулярная биология (1990) — [ c.230 ]

Общая органическая химия Т.10 (1986) — [ c.204 , c.548 ]

Биологическая химия Изд.3 (1998) — [ c.171 , c.180 , c.199 , c.320 , c.321 , c.337 ]

Органическая химия (1979) — [ c.626 , c.637 , c.699 , c.806 ]

Технология белковых пластических масс (1935) — [ c.53 ]

Методы органической химии Том 3 Выпуск 1 (1934) — [ c.29 , c.276 , c.281 , c.288 , c.303 , c.325 , c.327 , c.352 , c.377 ]

Методы органической химии Том 3 Выпуск 2 (1935) — [ c.124 , c.135 ]

Справочник биохимии (1991) — [ c.396 ]

Химия углеводов (1967) — [ c.33 ]

Реагенты для органического синтеза Т.7 (1978) — [ c.448 ]

Реакции органических соединений (1939) — [ c.234 , c.256 ]

Гетероциклические соединения Т.1 (1953) — [ c.152 , c.298 ]

Гетероциклические соединения, Том 1 (1953) — [ c.152 , c.298 ]

Реагенты для органического синтеза Том 7 (1974) — [ c.448 ]

Нейрохимия Основы и принципы (1990) — [ c.356 ]

Биологическая химия (2002) — [ c.43 ]

Биохимия (2004) — [ c.88 , c.191 ]

Органическая химия (1990) — [ c.509 , c.514 ]

Биоорганическая химия (1987) — [ c.229 , c.447 , c.449 , c.451 , c.454 , c.467 , c.472 , c.473 , c.475 , c.486 , c.487 , c.492 , c.496 , c.498 ]

Новые окс-методы в аналитической химии (1968) — [ c.0 ]

Органическая химия (2002) — [ c.755 , c.756 ]

Теоретические основы биотехнологии (2003) — [ c.9 , c.14 , c.15 , c.24 , c.372 ]

Большой энциклопедический словарь Химия изд.2 (1998) — [ c.117 ]

Справочник Химия изд.2 (2000) — [ c.508 ]

Катализ в неорганической и органической химии книга вторая (1949) — [ c.378 ]

Установление структуры органических соединений физическими и химическими методами том 2 (1967) — [ c.296 ]

Органическая химия (1964) — [ c.516 ]

Жидкостная колоночная хроматография том 3 (1978) — [ c.2 , c.83 , c.86 , c.90 , c.92 , c.95 , c.104 , c.105 , c.117 ]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) — [ c.3 , c.39 ]

Фотометрический анализ издание 2 (1975) — [ c.157 , c.173 , c.204 , c.206 , c.211 , c.233 , c.248 ]

Органическая химия (1963) — [ c.214 , c.218 , c.238 , c.242 ]

Аффинная хроматография (1980) — [ c.335 ]

Основные начала органической химии том 1 (1963) — [ c.0 ]

Молекулярная биология клетки Том5 (1987) — [ c.75 , c.176 , c.178 , c.180 ]

Энциклопедия полимеров Том 3 (1977) — [ c.3 , c.39 ]

Органическая химия (1976) — [ c.240 ]

Органическая химия 1965г (1965) — [ c.267 , c.279 , c.283 ]

Органическая химия 1969г (1969) — [ c.307 , c.311 , c.316 ]

Органическая химия 1973г (1973) — [ c.289 , c.294 , c.300 ]

Курс органической химии (1979) — [ c.350 ]

Органическая химия для студентов медицинских институтов (1963) — [ c.185 , c.200 , c.201 , c.205 ]

Общая микробиология (1987) — [ c.50 , c.59 , c.131 , c.273 , c.408 , c.414 , c.474 ]

Биологическая химия Издание 3 (1960) — [ c.75 , c.76 , c.467 ]

Биологическая химия Издание 4 (1965) — [ c.77 , c.78 , c.83 , c.88 , c.108 , c.503 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.0 ]

Основы биологической химии (1970) — [ c.257 , c.307 ]

Электродные процессы в органической химии (1961) — [ c.130 ]

Органическая химия Издание 3 (1977) — [ c.211 , c.225 ]

Органическая химия Издание 4 (1981) — [ c.294 , c.300 , c.340 ]

Курс органической химии (1970) — [ c.223 , c.234 ]

Органическая химия Углубленный курс Том 2 (1966) — [ c.532 , c.534 , c.566 , c.622 , c.623 , c.706 , c.707 ]

Основные начала органической химии Том 1 Издание 6 (1954) — [ c.538 , c.569 ]

Органическая химия (1987) — [ c.230 ]

Конформационный анализ (1969) — [ c.431 , c.441 , c.454 , c.460 , c.467 , c.475 , c.477 , c.480 , c.491 , c.499 , c.501 , c.504 , c.506 ]

Руководство к малому практикуму по органической химии (1975) — [ c.7 ]

Химия (1985) — [ c.379 ]

Фотосинтез 1951 (1951) — [ c.43 ]

Органическая химия (1962) — [ c.210 , c.222 ]

Капельный анализ органических веществ (1962) — [ c.169 , c.535 , c.536 , c.731 ]

Основной практикум по органической химии (1973) — [ c.0 ]

Химия (1982) — [ c.313 ]

Органическая химия (1976) — [ c.161 , c.167 , c.168 , c.177 , c.190 ]

Органическая химия Издание 3 (1963) — [ c.269 ]

Органическая химия (1956) — [ c.280 ]

Химия целлюлозы (1972) — [ c.96 , c.172 ]

Химия органических лекарственных препаратов (1949) — [ c.181 , c.182 , c.214 , c.641 , c.644 ]

Диэлектрические свойства бинарных растворов (1977) — [ c.289 ]

Биохимический справочник (1979) — [ c.171 ]

Курс органической химии Издание 4 (1985) — [ c.243 , c.267 , c.270 , c.276 , c.281 , c.286 ]

Органическая химия Издание 2 (1976) — [ c.372 , c.432 ]

Стереохимия Издание 2 (1988) — [ c.56 , c.386 ]

Новые воззрения в органической химии (1960) — [ c.95 ]

Анализ органических соединений Издание 2 (1953) — [ c.320 , c.322 , c.324 , c.326 , c.329 , c.377 , c.382 , c.464 ]

Методы органической химии Том 2 Издание 2 (1967) — [ c.902 , c.903 ]

Методы органической химии Том 2 Методы анализа Издание 4 (1963) — [ c.902 , c.903 ]

Курс органической и биологической химии (1952) — [ c.161 , c.163 ]

Химия биологически активных природных соединений (1976) — [ c.11 , c.39 , c.40 , c.42 , c.66 ]

Стереохимия соединений углерода (1965) — [ c.30 ]

Курс органической химии (0) — [ c.334 , c.406 , c.432 , c.433 , c.434 , c.435 , c.436 , c.437 , c.441 , c.442 , c.451 , c.452 , c.466 ]

Краткая химическая энциклопедия Том 1 (1961) — [ c.0 ]

Микрокристаллоскопия (1955) — [ c.269 ]

Органическая химия (1964) — [ c.516 ]

Начала органической химии Кн 1 Издание 2 (1975) — [ c.412 , c.444 , c.453 , c.454 ]

Курс органической химии _1966 (1966) — [ c.253 ]

Органическая химия Издание 4 (1970) — [ c.180 ]

Химия древесины Т 1 (1959) — [ c.322 ]

Хроматография Практическое приложение метода Часть 2 (1986) — [ c.8 , c.9 , c.13 , c.17 , c.23 , c.45 , c.47 , c.57 , c.61 , c.63 , c.66 , c.68 , c.70 , c.100 ]

Курс органической химии (1955) — [ c.384 , c.399 , c.400 , c.401 ]

Современные методы эксперимента в органической химии (1960) — [ c.141 , c.143 ]

Молекулярная генетика (1974) — [ c.67 , c.68 , c.119 ]

Биохимия Издание 2 (1962) — [ c.63 , c.69 , c.70 , c.75 , c.76 , c.78 , c.94 , c.264 , c.266 , c.269 , c.485 , c.501 , c.532 , c.534 ]

Микро и полимикро методы органической химии (1960) — [ c.0 ]

Курс органической химии (0) — [ c.260 , c.261 ]

Биохимия человека Т.2 (1993) — [ c.142 , c.150 , c.205 , c.209 , c.210 , c.211 , c.259 , c.291 , c.294 , c.301 ]

Биохимия человека Том 2 (1993) — [ c.142 , c.150 , c.205 , c.209 , c.210 , c.211 , c.259 , c.291 , c.294 , c.301 ]

Биологические мембраны Структурная организация, функции, модификация физико-химическими агентами (2000) — [ c.56 ]

Эволюция без отбора Автоэволюция формы и функции (1981) — [ c.244 ]

Эволюция без отбора (1981) — [ c.244 ]

Биохимия мембран Биоэнергетика Мембранные преобразователи энергии (1989) — [ c.25 ]

Биосенсоры основы и приложения (1991) — [ c.0 , c.17 , c.380 ]

Рост растений и дифференцировка (1984) — [ c.18 , c.19 ]

Витамин С Химия и биохимия (1999) — [ c.59 , c.60 , c.92 ]

Биологическая химия (2004) — [ c.141 , c.166 , c.202 , c.250 , c.276 ]

Биохимия Т.3 Изд.2 (1985) — [ c.46 , c.106 , c.112 , c.134 ]

Органический анализ (1981) — [ c.507 , c.512 , c.516 , c.579 , c.597 ]


§ 2. Моносахариды

§ 2. МОНОСАХАРИДЫ

Пространственная изомерия

По своей химической природе моносахариды являются альдегидо- или кетоспиртами. Простейший представитель моносахаридов,     альдотриоза,  –   глицериновый     альдегид (2,3-дигидроксипропаналь). 

Рассматривая строение глицеринового альдегида, можно заметить, что приведенной формуле отвечают два изомера, отличающихся пространственной структурой и представляющих собой зеркальное отражение друг друга: 

Изомеры, имеющие одинаковые молекулярные формулы, но отличающиеся расположением атомов в пространстве,  называются пространственными, или стереоизомерами. Два стереоизомера, относящихся друг к другу как предмет и несовпадающее с ним  зеркальное отражение, называются энантиомерами.  Такой вид пространственной изомерии еще называют оптической изомерией.

Существование энантиомеров у глицеринового альдегида обязано наличию в его молекуле хирального атома углерода, т.е. атома, связанного с четырьмя различными заместителями. Если в молекуле присутствует более чем один хиральный центр, то количество оптических изомеров будет определяться по формуле 2n, где n – число хиральных центров. При этом стереоизомеры, не являющиеся энантиомерами, называются диастереомерами.

Для изображения оптических изомеров на плоскости используют проекции Фишера. При построении проекций Фишера следует учитывать, что атомы или группы атомов, лежащие на горизонтальной линии, должны быть направлены к наблюдателю, т.е. выходить из плоскости бумаги. Атомы или группы атомов, лежащие на вертикальной линии и составляющие, как правило, главную цепь, направлены от наблюдателя, т.е. уходят за плоскость бумаги. Для рассматриваемых нами изомеров глицеринового альдегида построение проекций Фишера будет происходить следующим образом:

 

Глицериновый альдегид принят в качестве стандарта для обозначения оптических изомеров. Для этого один из его изомеров обозначили буквой D, а второй – буквой L.

 

Пентозы и гексозы

Как уже упоминалось выше, наиболее часто в природе встречаются альдопентозы и альдогексозы. Рассматривая их строение, можно прийти к выводу, что альдопентозы имеют 3 хиральных центра (обозначены звездочками) и, следовательно, состоят их 8 (23) оптических изомеров. Альдогексозы насчитывают 4 хиральных центра и 16 изомеров:

Сравнивая структуру последнего от карбонильной группы хирального центра углевода со структурой D- и L-глицеринового альдегидов, все моносахариды делят на две группы: D- и L-ряды. Важнейшими представителями альдопентоз являются D-рибоза, D-дезоксирибоза, D-ксилоза, L-арабиноза, альдогексоз – D-глюкоза и D-галактоза, а кетогексоз – D-фруктоза. Проекции Фишера названных моносахаридов и их природные источники приведены ниже.

                                                             

D-рибоза

Структурных фрагмент

рибонуклеиновой кмслоты,

некоторых коферментов,

антибиотиков

D-дезоксирибоза

Структурный фрагмент

дезоксирибонуклеиновой

кислоты

D-ксилоза

Структурный фрагмент 

полисахаридов ксиланов, 

встречающихся в соломе, 

древесине, шелухе семян,

кукурузных початках

L-арабиноза

Содержится в древесине

хвойных пород,

структурный фрагмент

растительных гликозидов,

полисахаридов арабинанов 

 

                                               

D-глюкоза

Содержится в соке

растений, крови,

структурный фрагмент

многих олигосахаридов, 

полисахаридов

D-галактоза

Структурный фрагмент 

многих дисахаридов,

полисахаридов,

гликолипидов

D-манноза

Содержится в кожуре

апельсинов, структурный

фрагмент полисахаридов 

маннанов

D-фруктоза

Содержится в спелых фруктах,

меде, структурный фрагмент 

многих олигосахаридов и

полисахаридов

Моносахариды существуют не только в виде открытых (линейных) форм, которые приведены выше, но и в виде циклов. Эти две формы (линейная и циклическая) способны самопроизвольно переходить одна в другую в водных растворах. Динамическое равновесие между структурными изомерами называется таутомерией. Образование циклических форм моносахаридов происходит в результате реакции внутримолекулярного присоединения одной из гидроксильных групп по карбонильной группе. Наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные циклы. Поэтому при образовании циклических форм углеводов образуются фуранозные (пятичленный) и пиранозные (шестичленный) циклы. Рассмотрим образование циклических форм на примерах глюкозы и рибозы.

Глюкоза при циклизации образует преимущественно пиранозный цикл. Пиранозный цикл состоит из 5 атомов углерода и 1 атома кислорода. При его образовании в присоединении участвует гидроксильная группа пятого (С5) атома углерода. 

На месте карбонильной группы возникает гидроксильная группа, которая называется гликозидной, а производные по гликозидной группе углевода – гликозидами. Еще одной пространственной особенностью циклических форм является образование нового хирального центра (атом С1). Возникают два оптических изомера, которые называются аномерами. Аномер, у которого гликозидная группа расположена так же, как и гидроксильная группа, определяющая отношение моносахарида к D- или L-ряду, обозначается буквой , другой аномер – буквой . Строение моносахаридов в циклической форме часто изображают в виде формул Хеуорса. Такое изображение позволяет видеть взаимное расположение атомов водорода и гидроксильных групп относительно плоскости кольца. 

Таким образом, в растворе глюкоза существует в  виде трех форм, находящихся в подвижном равновесии, соотношение между которыми примерно составляет: 0,025 % – линейная форма, 36 % – — и 64 % – -форма.

Рибоза образует в основном пятичленные фуранозные циклы.

Химические свойства

Химические свойства моносахаридов определяются присутствием в их молекулах карбонильной группы и спиртовых гидроксилов. Рассмотрим на примере глюкозы некоторые реакции моносахаридов.

Как многоатомный спирт, гликоль, раствор глюкозы растворяет осадок гидроксида меди (II) с образованием комплексного соединения.

Альдегидная группа при восстановлении образует спирты. При восстановлении глюкозы образуется шестиатомный спирт сорбит

Сорбит имеет сладкий вкус и используется в качестве заменителя сахара. Для этой же цели используется и ксилит – продукт  восстановления ксилозы.

В реакциях окисления в зависимости от характера окислителя могут образовываться одноосновные (альдоновые) или двухосновные (глюкаровые) кислоты.

Большинство моносахаридов – восстанавливающие сахара. Для них характерны: реакция «серебряного зеркала» 

и взаимодействие с Фелинговой жидкостью (восстановление синего Cu(OH)2 до желтого CuOH и далее оранжевого Cu2O). 

Повышенной реакционной способностью обладает гликозидная группа циклических форм моносахаридов. Так, при взаимодействии со спиртами образуются простые эфиры – гликозиды. Поскольку в гликозидах отсутствует гликозидный гидроксил, они не способны к таутомерии, т.е. образованию линейной формы, содержащей альдегидную группу. Гликозиды не реагируют с аммиачным раствором оксида серебра и Фелинговой жидкостью. Однако в кислой среде гликозиды легко гидролизуются с образованием исходных соединений:

Под действием ферментных систем микроорганизмов моносахариды могут трансформироваться в различные другие органические соединения. Такие реакции называются брожением. Широко известно спиртовое брожение глюкозы, в результате которого образуется этиловый спирт. Известны и другие виды брожения, например, молочнокислое, маслянокислое, лимоннокислое, глицериновое. 

Химические свойства моносахаридов

Химические свойства моносахаридов

Реакции моносахаридов обусловлены наличием в их молекулах функциональных групп трех видов:

• карбонильной (альдегидной или кетонной),
• спиртовых гидроксигрупп,
• полуацетального гидроксила.

Кроме того, для некоторых гексозD-глюкоза, D-фруктоза, D-манноза, D-галактоза. характерны специфические свойства – реакции брожения под действием ферментов.Брожение вызывают ферменты, выделяемые дрожжевыми гриб-ками, бактериями или плесне-выми грибками.
Поскольку в растворах моносахаридов существует равновесие различных изомерных форм, каждая из которых в зависимости от условий может реагировать, уравнения реакций записывают то в открытой (альдегидной или кетонной) форме, то в циклической (полуацетальной). Известно, что для равновесных процессов соблюдается правило: Уменьшение количества одной из форм в ходе реакции сдвигает равновесие в сторону этой исчезающей формы. Таким образом, несмотря на малое содержание альдегидной формы, моносахарид может быть полностью превращен в производные этой формы. В других реакциях образуются лишь производные циклической формы.

Реакции карбонильной группы
Практическое значение имеют реакции окисления и восстановления моносахаридов с участием группы С=О. Наиболее легко окисляется альдегидная группа -СН=О (см. Реакции окисления альдегидов и кетонов). Это свойство широко применяется в аналитических целях. В реакциях окисления моносахариды выступают в качестве восстановителей и поэтому относятся к восстанавливающим углеводам.
1. Окисление моносахаридов при взаимодействии с аммиачным раствором оксида серебра (качественная реакция «серебряного зеркала»):

В присутствии аммиака кислота образует аммониевую соль:

Краткая запись уравнения реакции: C6H12O6 + Ag2O C6H12O7 + 2Ag↓
Видеоопыт «Реакция серебряного зеркала»

В щелочной среде, характерной для реакции «серебряного зеркала», моносахариды неустойчивы, поэтому при их окислении обычно получается смесь продуктов.

2. Окисление гидроксидом меди Cu(OH)2 (в составе комплекса с солью винной кислотыСтруктурная формула винной (2,3-ди-гидроксибутандиовой) кислоты:HOOC-CHOH-CHOH-COOH.Раствор калиево-натриевой соли этой кислоты KOOC-CHOH-CHOH-COONa имеет щелочную среду, т.к. винная кислота – относительно слабая кислота.) при нагревании с образованием красно-кирпичного осадка Cu2O:

Данная реакция используется не только для качественного определения моносахаридов,
но и для количественного анализа, например, содержания глюкозы в биологических жидкостях.
 

Кетозы (например, фруктоза), хотя и не содержат альдегидную группу, тем не менее дают реакцию «серебряного зеркала» и окисляются гидроксидом меди(II), так как в щелочной среде, характерной для этих реакций, способны к изомеризации в альдозы. Подробнее Взаимопревращение альдоз и кетоз
В разбавленных растворах щелочей при комнатной температуре происходит изомеризация моносахаридов, то есть превращение одного моносахарида в другой, например, фруктозы в глюкозу и наоборот:
Поэтому фруктоза способна вступать в реакцию «серебряного зеркала» и окисляться под действием Сu(OH)2.
Различить кетозы и альдозы можно по реакции с бромной водой в нейтральной среде, характерной только для альдоз.

3. Окисление альдоз бромной водой в нейтральной среде:

В отличие от альдоз, кетозы в этих условиях не окисляются (не обесцвечивают бромную воду), поскольку в нейтральной среде изомеризация кетоз в альдозы практически не происходит.

4. Восстановление карбонильной группы в спиртовую. В случае глюкозы (альдогексозы) альдегидная группа превращается первичноспиртовую –CH2OH и образуется шестиатомный спирт сорбит:

Эта реакция является первой стадией в многостадийном синтезе аскорбиновой кислоты.
 

Восстановлением ксилозы (альдопентозы) получают пятиатомный спирт ксилит. Сорбит и ксилит используются как заменители сахара при сахарном диабете.
В кетозах кетонная группа C=O восстанавливается до вторичноспиртовой группы –*CH(OH)– с асимметрическим атомом *C. В результате образуются два пространственно изомерных спирта. При восстановлении фруктозы продуктами реакции являются стереоизомерные шестиатомные спирты – сорбит (глюцит) и маннит, отличающиеся конфигурацией атома *C(2).

Реакции спиртовых гидроксильных групп
Моносахариды вступают во все реакции, характерные для многоатомных спиртов (образование алкоголятов, простых и сложных эфиров, взаимодействие с окислителями и др.).
1. Образование комплексных соединений синего цвета со свежеосажденным гидроксидом меди(II) в присутствии щелочи:

Качественная реакция на многоатомные спирты с соседними гидроксильными группами.

Видеоопыт Качественная реакция глюкозы с гидроксидом меди (II)

Глюкоза содержит в своем составе пять гидроксильных групп и одну альдегидную группу. Поэтому ее химические свойства похожи на свойства многоатомных спиртов и альдегидов.
Прильём к раствору глюкозы несколько капель раствора сульфата меди (II) и раствор щелочи. Осадка гидроксида меди не образуется. Раствор окрашивается в ярко-синий цвет. В данном случае глюкоза растворяет гидроксид меди (II) и ведет себя как многоатомный спирт, образуя комплексное соединение.
Нагреем раствор. В этих условиях реакция с гидроксидом меди (II) демонстрирует восстановительные свойства глюкозы. Цвет раствора начинает изменяться. Сначала образуется желтый осадок неустойчивого гидроксида меди (I) СuОН, который превращается в красно-коричневый осадок оксида меди (I) Cu2O. Глюкоза при этом окисляется до глюконовой кислоты.
2HOСН2-(СНOH)4)-СН=O + Cu(OH)2     2HOСН2-(СНOH)4)-СOOH + Cu2O↓ + 2H2O
Оборудование: штатив для пробирок, пробирки, горелка, зажим для пробирок.
Техника безопасности. Соблюдать правила работы с растворами щелочей.

2. Образование сложных эфиров. Под действием уксусного ангидрида (CH3CO)2O атомы водорода во всех ОН-группах в молекуле глюкозы замещаются на группы -СОСН3 (ацетил):

Для простоты атомы водорода в связях С-Н не изображены.


Важное значение имеют сложные эфиры фосфорной кислоты – фосфаты сахаров.Фосфаты моносахаридов содержатся во всех растительных и животных организмах. Они участвуют в биохимических процессах метаболизма углеводов, играют важную роль в процессе фотосинтеза. Фосфаты D-рибозы и 2-дезокси-D-рибозы являются структурными фрагментами нуклеиновых кислот и некоторых коферментов.
3. Образование простых эфиров при взаимодействии гидроксильных групп моносахаридов с галогеналканами в присутствии щелочи:

Группа OCH3 при атоме С(1) является ацетальной и, в отличие от остальных (простых эфирных),
способна при гидролизе в кислой среде замещаться на ОН-группу.
 

4. Деструктивное окисление (гликольное расщепление) при действии иодной кислоты HIO4. Подробнее Гликольное расщепление используется для установления строения моносахаридов. Как многоатомные спирты с соседними ОН-группами они окисляются при действии иодной кислотой с разрывом С–С-связей. Реакция протекает через стадию образования циклического сложного эфира иодной кислоты (иодата), который расщепляется далее по связи С–С с выделением иодноватой кислоты: Продуктами реакции являются альдегиды и (или) кетоны. В случае трёх соседних C–ОН-групп средняя группа окисляется до муравьиной кислоты НСООН: Данная реакция позволяет установить число и положение ОН-групп в углеводах путём определения количества израсходованного окислителя и анализа продуктов окисления. Например, при гликольном расщеплении альдогексозы образуется 1 моль формальдегида (из первичноспиртовой группы) и 5 моль муравьиной кислоты: Кроме водных растворов иодной кислоты для гликольного расщепления применяют также тетраацетат свинца (CH3COO)4Pb в органическом растворителе.

Реакции полуацетального гидроксила
Атом углерода в полуацетале, связанный с двумя электроотрицательными атомами кислорода, характеризуется пониженной электронной плотностью (Cδ+) и легко подвергается атаке нуклеофильным реагентомНуклеофильный реагент, или нуклео-фил (Nu:) — это частица (анион или молекула), имеющая неподеленную пару электронов на внешнем электронном уровне и способная передать эти электро-ны на образование ковалентной связи с другим атомом (кроме водорода) по донорно-акцепторному механизму. Nu: c отщеплением ОН-группы.

Поэтому полуацетальный гидроксил обладает более высокой реакционной способностью в реакциях нуклеофильного замещения по сравнению со спиртовыми ОН-группами. В качестве нуклеофилов выступают соединения, содержащие группы ОН, NH c подвижным атомом водорода. Реакции этого типа играют важную роль в химии и биохимии углеводов.
1. Замещение полуацетального гидроксила на группу OR (R=алкил, арил) в реакции с ROH приводит к образованию ацеталей.Ацетали – соединения, в которых атом углерода связан
с двумя алкоксильными (-OR) группами R–CH(OR)2.

Для аналогичных реакций с участием моносахаридов полуацетальный гидроксил принято называть гликозидным гидроксилом, а ацетали — гликозидами: 2. При взаимодействии моносахаридов с NH-содержащими соединениями (аминами, азотистыми гетероциклами и т.п.) образуются N-гликозиды – продукты замещения полуацетального гидроксила на группу -NHR (или -NR2). К ним относятся нуклеозиды, имеющие важное значение в химии нуклеиновых кислот.
3. Замещение полуацетального гидроксила в одной молекуле моносахарида на остаток другого моносахарида – конденсация моносахаридов с образованием олиго- и полисахаридов. Пример: образование дисахарида
• Характерным свойством всех гликозидов, в том числе олиго- и полисахаридов, является их способность к гидролизу в кислой среде и устойчивость в слабощелочной среде. Гидролиз гликозидов — реакция, обратная их образованию.

Реакции брожения
Характерным свойством моносахаридов является их брожение — биохимический процесс анаэробного расщепления, происходящий под влиянием микроорганизмов или выделенных из них ферментов. Брожению подвергаются в основном гексозы (D-глюкоза, D-фруктоза, D-манноза и D-галактоза) в присутствии ферментов, выделяемых дрожжевыми грибками, бактериями или плесневыми грибками.
В зависимости от природы действующего фермента и образующихся продуктов различают реакции следующих видов:

В живом организме в процессе метаболизма глюкоза окисляется с разрывом всех связей С–С и С–Н и выделением большого количества энергии: C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O + 2920 кДж

 

Формула Хеуорса (химия) для глюкозы, рыбозы, мальтозы, лактозы

Циклические формы моносахаридов, формулы Хеуорса

Оптическая изомерия

Моносахариды являются оптически активными веществами. Они содержат асимметрические атомы углерода. У глюкозы их четыре, у фруктозы – три. В результате этого  у моносахаридов имеется большое число стереоизомеров. Количество стереоизомеров глюкозы, имеющей четыре асимметрических атомов углерода,  рассчитывается по формуле: N=2n, N = 24 = 16 cтереоизомеров.

Из этого количества одна половина оптически деятельных стереоизомеров является антиподами другой половины. Таким образом, 16 стереоизомеров альдогексоз образуют  8 пар антиподов. Например, природному моносахариду Д-глюкозе соответствует антипод L-глюкоза (синтетически полученный).

Представить себе пространственное строение оптических изомеров альдоз удобнее всего, если выводить их из глицеринового альдегида. Он существует в виде двух  оптических изомеров (антиподов).

Пространственные конфигурации моносахаридов D- и  L-ряды.

Для более быстрого и удобного написания открытых форм моносахаридов Э. Фишер предложил изображать их проекционными формулами.

Углеродная цепь изображается вертикальной линией, на концах которой пишут первую и последнюю функциональные группы (альдегидную группу пишут всегда вверху). Группы Н и ОН пишут справа и слева от цепи, в соответствии с их пространственным расположением в молекуле.

Циклические формы моносахаридов

Давно были известны свойства моносахаридов, которые были не связаны со свойствами оксиальдегидов и оксикетонов, например:

  • – наблюдалась повышенная реакционная способность одной из гидроксильных групп;
  • – наличие в два раза больше изомеров, чем предсказывает формула Фишера
  • – наблюдалось явление мутаротации – изменения угла вращения свежеприготовленных растворов и др.

В результате исследований было установлено, что в кристаллическом состоянии моносахариды имеют циклическое строение. В растворах  моносахаридов наряду с альдегидными или кетонными формами всегда содержатся циклические полуацетальные формы (оксиформы ), причем содержание открытой оксо-формы мало (доли процента).

Циклические формы моносахаридов возникают в результате взаимодействия альдегидной (кетонной) группы с гидроксильной группой у пятого или у четвертого углеродного атома — кислород ОН-группы присоединяется к атому углерода карбонильной группы, а водород ОН-группы присоединяется к атому кислорода карбонильной группы.

Образуются устойчивые циклические полуацетальные формы — пиранозная (шестичленный цикл) либо фуранозная (пятичленный цикл). Эти формы получили название от соответствующих гетероциклических соединений, шестичленные — от пирана (точнее тетрагидропирана), а пятичленные — от фурана (точнее тетрагидрофурана). Гидроксил, образованный на месте бывшей карбонильной группы, называется полуацетальным или гликозидным и отличается по свойствам от спиртовых гидроксилов.

Для указания размера кольца в циклической форме моносахарида две последние буквы названия моносахарида (“оза”) заменяют окончанием “фураноза” в случае пятичленного кольца или “пираноза”- в случае шестичленного кольца, например, глюкопираноза, фруктофураноза, рибофураноза и т.д.

В циклической форме монозы нет альдегидной или кетонной группы, имеются только гидроксильные группы. Эти гидроксилы разные: один гидроксил полуацетальный появился в результате внутримолекулярного взаимодействия карбонильной и спиртовой групп, для сахаров этот гидроксил называют еще гликозидным; остальные гидроксилы спиртовые.

Перспективные формулы Хеуорса

Для более удобного написания и наименования полуацетальных форм моноз Хеуорс предложил рассматривать их как производные гидрированных гетероциклов пирана и фурана:

Моносахариды, имеющие пятичленное кольцо, как у фурана, называют фуранозами. Имеющие шестичленное кольцо относят к производным пирана и называют пиранозами. Перед названием типа цикла пишут начальный слог наименования сахара, например α-D(+)-глюкопираноза, β-L(-)-рибофураноза и т. д.

Шестиугольники (пираны) и пятиугольники (фураны), изображенные в перспективе — цикл лежит в горизонтальной плоскости, связи, расположенные ближе к наблюдателю, изображаются более жирными линиями.

Атом кислорода располагается в шестичленном (пиранозном) цикле в правом верхнем углу, в пятичленном (фуранозном) – за плоскостью цикла, углеродные атомы, входящие в цикл, не пишутся, а только нумеруются от кислорода по часовой стрелке. Через атомы углерода проводят вертикальные линии, на концах которых пишут водородные атомы и ОН-группы.

Рассмотрим взаимоотношения проекционных формул Фишера и перспективных формул Хеуорса. Все группы (Н и ОН), расположенные справа в формуле Фишера, пишут под плоскостью цикла, а расположенные слева — над плоскостью цикла, концевая СН2-ОН группа располагается сверху от плоскости молекулы, если моносахарид относится к Д-ряду, и снизу от плоскости, если он относится к L-ряду.

Таким образом, в формулах Хеуорса полуацетальный гидроксил и концевая СН2-ОН группа располагаются у a-аномеров по разные стороны кольца, а у b-аномеров — по одну сторону (кружком обведены полуацетальные гидроксилы).

Аналогично можно осуществить переход  от формул Фишера к формулам Хеуорса на примере одного из аномеров фуранозной формы Д-фруктозы:

Цикло-цепные таутомеры моносахаридов

По мере изучения свойств моносахаридов выяснилось, что открытые (цепные) формулы не описывают полностью химическое поведение сахаров.

Например, несмотря на наличие в молекуле глюкозы пяти ОН– групп, только одна из них вступает в реакцию со спиртами в присутствии сухого хлористого водорода с образованием гликозидов. Для объяснения подобных противоречий было высказано предположение (1870 г. А. Колли; 1883 г. Б. Толленс), что истинное строение моноз не описывается лишь открытой (цепной) формулой.

Моносахариды образуют в водном растворе таутомерные смеси открытых и циклических форм. В основе их образования лежит внутримолекулярная реакция нуклеофильного присоединения спиртовых групп к альдегидной или кетонной группе:

H+ полуацетальный,

+ HOR или гликозидный

гидроксил

полуацеталь

Такой реакции способствует клешневидноя конформация углеродной цепи углевода:

В 1925–30 гг.

У. Хеуорс экспериментально определил размер возможных циклических таутомеров. Он предложил называть пятичленные циклы углеводов фуранозами, а шестичленные – пиранозами как производные фурана и пирана, соответственно:

фуран пиран

Пример.

Изобразите цикло-цепные таутомеры D-рибозы по Фишеру и Хеуорсу.

Пиранозные формы рибозы образуются путем взаимодействия гидроксильной группы при С5 рибозы с альдегидной группой:

b,D–рибопираноза D–рибоза a,D–рибопираноза

Образование циклической полуацетальной формы приводит к появлению нового хирального центра у первого атома углерода, в результате при такой циклизации получаются два диастереомера, которые отличаются конфигурацией только С1 атома и называются a— и b-аномерами.

В a- форме полуацетальный (гликозидный) гидроксил справа от углеродной цепи молекулы; он расположен с той же стороны, что и гидроксил, определяющий принадлежность углевода к D-ряду.

В b-форме эта группа с противоположной стороны, слева.

Аналогично, только с участием гидроксила при атоме С4, происходит образование фуранозных форм D-рибозы:

b,D–рибофураноза D–рибоза a,D–рибофураноза

Перспективные формулы Хеуорса

Недостатком проекционных формул Фишера является их несоответствие истинной геометрии молекулы.

Поэтому для циклических таутомеров были введены формулы Хеуорса, которые строятся по следующим правилам:

1. Написать формулу Фишера для цепной формы углевода.

2. Написать формулу для циклической таутомерной формы и пронумеровать атомы углерода в ней.

a,D–рибопираноза D–рибоза a,D–рибофураноза

(циклическая форма) (открытая форма) (циклическая форма)

Нарисовать необходимый цикл (5- или 6-членный) с атомом кислорода в правом верхнем углу и пронумеровать атомы углерода, связанные с кислородом, по часовой стрелке (см. рисунок)

4. Заместители, стоящие справа от цепи в проекции Фишера, располагают снизу от плоскости цикла, а стоящие слева – сверху.

Исключение составляют заместители у того углеродного атома, при котором происходит циклизация.

У такого атома углерода необходимо делать циклическую перестановку заместителей (см. рисунок).

a,D –рибопираноза ( по Хеуорсу ) a, D–рибофураноза (по Хеуорсу)

Цикло-цепная таутомерия моносахаридов – это существование в водном растворе смеси таутомерных форм, способных превращаться друг в друга через открытую таутомерную форму:

a,D-рибопираноза a,D-рибофураноза

18 % 16,5 %

D-рибоза

8,5 %

b,D-рибопираноза b,D-рибофураноза

51 % 6 %

Мутаротация сахаров

При растворении кристаллической таутомерной формы углевода в воде наблюдается явление мутаротации.

Мутаротация объясняется тем, что кристаллический циклический таутомер, растворяясь в воде, переходит постепенно через открытую форму во все другие таутомерные формы.При этом угол вращения плоскости поляризованного света будет меняться во времени до достижения равновесия между всеми цикло-цепными таутомерами.

Это изменение во времени угла вращения плоскости поляризованного света в свежеприготовленных растворах сахаров называется мутаротацией.

Конформации моносахаридов

Углеводы в циклической форме существуют в виде неплоских конформаций. Так, для пиранозных форм наиболее энергетически выгодной является конформация «кресла».

В равновесной смеси таутомеров D-рибозы преобладает b,D-рибопираноза (51 %), так как этот таутомер существует в конформации кресла с экваториальным расположением большинства гидроксильных групп, что обеспечивает стабильность этой формы:

b, D–рибопираноза

Только одна ОН группа в третьем положении кольца занимает аксиальное положение в этой конформации.

В конформации a,D-рибопиранозы таких групп две – в первом и третьем

положениях:

a, D- рибопираноза

Эта форма менее стабильна; ее содержание составляет всего 18 %.

Пятичленные циклы и ациклическая форма содержатся в смеси в меньшей

концентрации.

Эпимеризация

Под действием щелочей некоторые моносахариды, отличающиеся конфигурацией одного хирального центра, могут превращаться друг в друга через промежуточное образование общей ендиольной формы:

D-глюкоза ендиол D-манноза

(63,5%) (2,5%)

D-фруктоза

(31%)

Стереоизомеры, отличающиеся конфигурацией одного хирального центра, называются эпимерами, а процесс их взаимного превращения друг в друга в щелочной среде – эпимеризацией.

Циклические формы моносахаридов.

Моносахариды открытой формы могут образовывать циклы, т.е. замыкаться в кольца.

Рассмотрим это на примере глюкозы.

Напомним, что глюкоза является шестиатомным альдегидоспиртом (гексозой).

В её молекуле одновременно присутствует альдегидная группа и несколькогидроксильных групп ОН (ОН — это функциональная группа спиртов).

При взаимодействии между собой альдегидной и одной из гидроксильных групп, принадлежащих одной и той же молекуле глюкозы, посленяя образует цикл, кольцо.

Атом водорода из гидроксильной группы пятого атома углерода переходит в альдегидную группу и соединяется там с кислородом.

Вновь образованная гидроксильная группа (ОН) называется гликозидной.

По своим свойствам она значительно отличается от спиртовых (гликозных)гидроксильных групп моносахаридов.

Атом кислорода из гидроксильной группы пятого атома углерода соединяется с углеродом альдегидной группы, в результате чего образуется кольцо:

Альфа- и бета-аномеры глюкозы различаются положением гликозидной группы ОНотносительно углеродной цепи молекулы.

Мы рассмотрели возникновение шестичленного цикла.

Но циклы, также могут бытьпятичленными.

Это произойдёт в том случае, если углерод из альдегидной группы соединиться с кислородом гидроксильной группы при четвёртом атоме углерода, а не при пятом, как рассматривалось выше. Получится кольцо меньшего размера.

Шетичленные циклы называются пиранозными, пятичленные – фуранозными.

Названия циклов происходят от названий родственных гетероциклических соединений –фурана и пирана.

В названиях циклических форм наряду с названием самого моносахарида указывается «окончание» – пираноза или фураноза, характеризующие размер цикла.

Например: альфа-D-глюкофураноза, бета-D-глюкопираноза и т.д.

Циклические формы моносахаридов термодинамически более устойчивы в сравнении с открытыми формами, поэтому в природе они получили большее распространение.

Глюкоза

Глюкоза (от др.-греч. γλυκύς — сладкий) (C6h22O6) или виноградный сахар –важнейший из моносахаридов; белые кристаллы сладкого вкуса, легко растворяется в воде.

Глюкозное звено входит в состав ряда дисахаридов (мальтозы, сахарозы и лактозы) иполисахаридов (целлюлоза, крахмал).

Глюкоза содержится в соке винограда, во многих фруктах, а также в крови животных и человека.

Мышечная работа совершается, главным образом, за счёт энергии, выделяющейся при окислении глюкозы.

Глюкоза является шестиатомным альдегидоспиртом:

Глюкоза получается при гидролизе полисахаридов (крахмала и целюлозы) под действием ферментов и минеральных кислот.

В природе глюкоза образуется растениями в процессе фотосинтеза.

Фруктоза

Фруктоза или плодовый сахар С6Н12О6моносахарид, спутник глюкозы во многих плодовых и ягодных соках.

Фруктроза в качестве моносахаридного звена входит в состав сахарозы и лактулозы.

Фруктоза значительно слаще глюкозы.

Смеси с ней входят в состав мёда.

По строению фруктоза представляет собой шестиатомный кетоноспирт:

В отличие от глюкозы и других альдоз, фруктоза неустойчива как в щелочных, так и кислых растворах; разлагается в условиях кислотного гидролиза полисахаридов или гликозидов.

Галактоза

Галактозамоносахарид, один из наиболее часто встречающихся в природе шестиатомных спиртов — гексоз.

Галактоза cуществует в ациклической и циклической формах.

Отличается от глюкозы пространственным расположением групп у 4-го атома углерода.

Галактоза хорошо растворима в воде, плохо в спирте.

В тканях растений галактоза входит в состав рафинозы, мелибиозы, стахиозы, а также в полисахариды — галактаны, пектиновые вещества, сапонины, различные камеди и слизи, гуммиарабик и др.

В организме животных и человека галактоза — составная часть лактозы (молочного сахара), галактогена, группоспецифических полисахаридов, цереброзидов и мукопротеидов.

Галактоза входит во многие бактериальные полисахариды и может сбраживаться так называемыми лактозными дрожжами.

В животных и растительных тканях галактозалегко превращается в глюкозу, которая лучше усваивается, может превращаться в аскорбиновую и галактуроновую кислоты.

Олигосахариды. Сахароза.

Олигосахариды – это один из видов полисахаридов.

Олигосахариды представляют собой углеводы, состоящие из нескольких моносахаридных остатков (от греч.

ὀλίγος — немногий).

Как правило, их молекулы содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков и имеют относительно небольшую молекулярную массу.

Наиболее распространёнными из олигосахаридов являются дисахариды итрисахариды.

Дисахариды

Молекулы дисахаридов состоят из двух остатков моносахаридов.

Общая формула дисахаридов, как правило, C12h32O11.

Мальтоза + Н2О = D-глюкоза + D-глюкоза
Целлобиоза + Н2О = D-глюкоза + D-глюкоза
Лактоза + Н2О = D-глюкоза + D-галактоза
Сахароза + Н2О = D-глюкоза + D-фруктоза

Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза. Понятие о пространственных изомерах углеводов. Циклические формы моносахаридов

Этим названием обозначаются широко распространенные в природе вещества. Они возникают в растительных организмах в результате сложной химической реакции, в которой участвуют вода, углекислый газ из воздуха и солнечная энергия, причем реакция происходит с участием зерен хлорофилла, находящегося в зеленой части растений.

Итак, углеводы (сахара) — одна из наиболее важных и распро­страненных групп природных органических соединений.

Общая формула Cmh3nOn(m и n³3).

В растительном организме до 80% (сухого веса), а в животных организмах — до 2% (сухого веса) составляют углеводы.

В организме животных и человека углеводы (сахара) поступа­ют с различными пищевыми продуктами растительного проис­хождения, т.к. сахара не могут синтезироваться в организмах животного происхождения.

В растениях же углеводы образуются в процессе фотосинтеза из воды и углекислого газа (см. выше):

Углеводы имеют разное строение, их можно разделить на две группы: простые и сложные углеводы.

Простыми углеводами (моносахаридами) называются такие соединения, которые не могут гидролизоваться с образованием более простых углеводов.

Сложными углеводами (полисахаридами) называют такие со­единения, которые могут гидролизоваться с образованием про­стых углеводов.

Моносахариды: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза.

Понятие о пространственных изомерах углеводов.

Циклические формы моносахаридов

В молекулах моносахаридов может содержаться от трех до девяти атомов углерода. Названия всех групп моносахаридов, а также названия отдельных представителей оканчиваются на -оза. В зависимости от числа атомов углерода в молекуле моноса­хариды делятся на тетрозы, пентозы, гексозы и т.д. Наибольшее значение имеют гексозы и пентозы.

Рибоза и дезоксирибоза

В природе часто встречаются пентозы.

Из них большой инте­рес представляют рибоза и дезоксирибоза, т.к. они входят в состав нуклеиновых кислот.

Название «дезоксирибоза» показывает, что по сравнению с рибозой в ее молекуле на одну—ОН группу меньше.

Молекулы рибозы и дезоксирибозы могут иметь как линей­ное, так и циклическое строение:

Важнейшими представителями гексоз являются глюкоза и фруктоза, на примере которых рассмотрим строение, номенкла­туру, изомерию и свойства моносахаридов.

Строение

Глюкоза и фруктоза являются изомерами и имеют молеку­лярную формулу С6Н12О6.

Строение моносахаридов было установлено с помощью реакций:

1) Восстановления глюкозы йодистым водородом, в результате этой реакции образуется 2-иодгексан.

2) Глюкоза вступает в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, что говорит о наличии в молекуле глюкозы альдегид­ной группы:

(С5Н11О5)СОН+2[Ag(Nh4)2]OH®(C5h21O5)COONh5+2Ag¯+3Nh4+h3O

3) Глюкоза окисляется бромной водой в глюконовую кислоту:

(С5Н11О6)СОН+Br2+Н2O®(С5Н11O5)СООН+2HBr

4) При взаимодействии глюкозы с гидроксидом меди происходит окрашивание раствора в синий цвет — это качественная реак­ция для многоатомных спиртов.

Количественные эксперимен­ты показали, что в молекуле глюкозы 5 гидроксильных групп. Таким образом, глюкоза — это пятиатомный альдегидоспирт.

5) В молекуле фруктозы также установлено наличие 5 спиртовых групп, но при энергичном окислении фруктоза образует две оксикислоты с двумя и четырьмя атомами углерода. Такое поведение характерно для кетонов.

Таким образом, фрукто­за — многоатомный кетоноспирт:

Следовательно, моносахариды — это многоатомные альдегидо- или кетоноспирты.

Однако ряд экспериментальных фактов не находит объясне­ния в рамках такого строения моносахаридов: 1) моносахариды не дают некоторые реакции, характерные для альдегидов; в частности, они не образуют бисульфитных соеди­нений при взаимодействии с NaHSO3;

2) при измерении оптической активности свежеприготовленных растворов глюкозы оказалось, что она с течением времени па­дает;

3) при нагревании моносахаридов с метиловым спиртом в присут­ствии HСl выпадает кристаллический осадок гликозида, кото­рый легко гидролизуется с образованием одной молекулы спирта.

Все эти факты нашли объяснение, когда предположили, что каждый моносахарид может существовать в виде несколь­ких таутомерных форм.

В растворе, кроме развернутых цепей, существуют и циклические формы, которые образуются при внутримолекулярном взаимодействии альдегидной группы и гидроксильной группы при пятом атоме углерода:

Наличие циклической формы объясняет все вышеприведен­ные аномалии следующим образом:

1) в растворах преобладают циклические формы моносахаридов, открытые формы находятся в небольших количествах;

2) изменение оптической активности связано с установлением равновесия между открытой и циклической формами.

Образование гликозидов объясняется наличием гликозидного, или полуацетального гидроксила, который отличается большей ре­акционной способностью, чем остальные гидроксиды.

Поэтому он легко взаимодействует со спиртами с образованием гликозидов. Хеуорс предложил изображать циклические формы Сахаров так, чтобы отчетливо были видны и кольцо, и заместители:

Циклические формы моносахаридов могут содержать пять или шесть атомов в цикле.

Сахара с шестичленным циклом назы­ваются пиранозами, например, глюкоза — глюкопираноза; цик­лические формы Сахаров с пятичленным циклом называются фуранозами. Глюкоза с пятичленным циклом — глюкофураноза, а фруктоза с пятичленным циклом — фруктофураноза.

Номенклатура и изомерия моносахаридов Названия моносахаридов содержат греческие названия числа атомов и окончание -оза (см. выше).

Наличие альдегидной и кетонной группы обозначается прибавлением слов альдоза, кетоза.

Глюкоза — альдогексоза, фруктоза — кетогексоза.

Изомерия обусловлена наличием:

1) альдегидной или кетонной группы;

2) асимметричного атома углерода;

3) таутомерии (т.е. равновесия между разными формами молекулы).

Получение моносахаридов

1) В природе глюкоза и фруктоза (наряду с другими моносахари­дами) образуются в результате реакции фотосинтеза:

Исходя из этого можно сделать вывод, что ряд моносахаридов встречается в природе в свободном виде, например фруктоза и глюкоза содержатся в фруктах, фруктоза — в меде и т.д.

2) Гидролиз полисахаридов.

Например, на производстве глюкозу чаще всего получают гидролизом крахмала в присутствии сер­ной кислоты:

Галактоза — Википедия

Галактоза
Линейная структура
D-(+)-галактоза и L-(-)-галактоза
Идентификация
Номинал UICPA (2R,3S,4S,5R)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь
(2S,3R,4R,5S)-2,3,4,5,6-пентагидроксигексаналь
Синонимы

Цереброз
Галактопираноза

N или CAS 59-23-4 (Г)
15572-79-9 (Т)
26566-61-0 (ГЛ)
С или СЕ 200-416-4
Код УВД В04СЕ01
ПабХим 6036
Внешний вид белая пудра без запаха и без сохранения
Химические свойства
Формула C 6 H 12 O 6    [Изомеры]
Мольер массы [1] 180,1559 ± 0,0074 г/моль
C 40 %, H 6,71 %, O 53,29 %,
Физические свойства
слияние 167  °C су 1 бар
Растворимость растворимый в воде
Объемная масса 1,5 г·см -3
Меры предосторожности
SIMDUT [2]

Продукт, не подлежащий контролю


Unités du SI и CNTP , sauf указание наоборот.
модификатор
9007

Le Galactose (C 6 H 12 O 6 6 ) EST OSE (моносахарид) Формируют шесть атомов DE CARBONE (рисунок 1), Appelé Encore Hexose ( sucre à шесть углеродов).

Рисунок 2: D-галактопираноза, представление д’Хауорта.

Галактоза является эпимером глюкозы или 4 e  углерод. Comme Tous Les Hexoses, SA Формулез Chimique EST C 6 H 12 O 6 6 et Sa Masse Melaire Vaut 180,16 г · Моль -1 .

C’est un sucre réducteur de la famille des aldoses. La reduction du galactose donne le galactitol (dulcitol), un polyol [3] .

Il a se cycliser sous une form de pyranose: галактопираноза (рис. 2).

Таутомерия[модификатор | код файла модификатора]

В воде при 30  °C , преобладающая форма изомеры D-галактозы или форма β-D-галактопиранозы (64 %) [4] .

Галактоза присутствует в форме лактозы, β-галактозида, не гидролизует β-галактозидазу (лактазу), содержащую глюкозу и галактозу.

Le miel en contient environ 3 %.

Il est un des constituants de plusieurs oligosides comme le raffinose et le stachyose.

В комбинации с маннозой, формой полиозидов типа галактоманнана, присутствующей в природных органах: гуаровая стружка [5] , гуаровая стружка [6] и кароб [7] . Les galactomanannes sont des vegétales vegétales présentes dans de nombreuses зерна. Étant solubles et acaloriques, elles servent de reserve de sucre lors de la germination.

Галактоза существует в свободном доступе среди фруктов дю лиер, келек фруктов и др в кипрском лесу Лоусона [4] .On le trouve aussi dans les Cellules de l’épithélium кишечный. Ассоциация липидов, формирующих галактолипиды, гликолипидов играет важную роль в молекулярной разведке на уровне клеточных мембран. C’est un sucre dans le cerveau sous form de cerebrosides, гликолипиды дю cerveau. Le foie permet la трансформации галактозы в глюкозу.

Галактоза с порошковым сахарозом (PS) оценивается как 30, с сохранением содержания 30 % сахарозы (равные по составу) в виде сахарозаменителя из 100.Soit moins sucré que le maltose (PS = 50) mais plus que le лактоза (PS = 16).

  1. ↑ Masse molaire calculée d’après « Атомные веса элементов 2007 », sur www.chem.qmul.ac.uk.
  2. ↑ «Галактоза, (d-)» в базе данных химических продуктов Reptox de la CSST (организм Квебека, ответственный за безопасность и безопасность труда), консультант, 24 апреля 2009 г.
  3. (en) PubChem, « Dulcitol — Compound Summary », sur pubchem.ncbi.nlm.nih.gov, Национальный центр биотехнологической информации (консультация по телефону )
  4. a et b (en) Peter M. Collins, Словарь углеводов , Boca Raton, CRC Press, , 1282  с. (ISBN 0-8493-3829-8)
  5. (en) GUAR GUM, Сборник спецификаций пищевых добавок (Приложение 7), Объединенный комитет экспертов ФАО/ВОЗ по пищевым добавкам, сессия 53 e , Рим, 1–10 июня 1999 г.
  6. (en) [PDF] JECFA (2006), Монография TARA GUM, Интернет-издание Комбинированный сборник спецификаций пищевых добавок .
  7. (en) [PDF] JECFA (2006), Monographe n o 3 Камедь рожкового дерева (предварительно), Интернет-издание Комбинированный сборник спецификаций пищевых добавок .

Статьи connexes[модификатор | код файла модификатора]

Внешние залоговые права[модификатор | код файла модификатора]

Галактоза: определение, структура, метаболизм, функция

Галактоза , иногда сокращенно Gal, представляет собой моносахарид и С4-эпимер глюкозы, то есть они различаются только положением группы -ОН на С4 (аксиальное у Gal, экваториальное у глюкозы).Он имеет молекулярную формулу C 6 H 12 O 6 и молярную массу 180,156 г/моль.

Сладость равна 33 % сахарозы.

СОДЕРЖАНИЕ

Пищевые источники галактозы

В питании человека большая часть поступает в результате гидролиза дисахарида лактозы, молочного сахара, в том числе грудного молока.
Поскольку материнское молоко является единственным источником энергии и углеводов для новорожденных, галактоза играет решающую роль в питании человека.
Моносахарид также связан с казеином, поэтому он содержится во всех молочных продуктах .
Результаты исследований, проводимых с 50-х годов прошлого века, показали, что галактоза присутствует не только в молоке и молочных продуктах, но и в растительных продуктах, таких как бобовые, зерновые, орехи, клубнеплоды и овощи. Похоже, что в этих продуктах он часто участвует в связях, устойчивых к воздействию пищеварительных ферментов человека и, следовательно, не поддающихся метаболизму. Однако в различных фруктах и ​​овощах он также содержится в свободной форме в различных количествах:

  • меньше 0.1 мг/100 г съедобной части: артишоки, грибы, оливки и арахис;
  • более 10 мг/100 г съедобной части: болгарский перец, финик, папайя, арбуз, помидор;
  • до 35,4 мг/100 г съедобной порции в хурме.

Эти значения очень низкие, но их следует учитывать в случае галактоземии (см. ниже).

Кишечный метаболизм

Гидролиз лактозы кишечной лактазой (EC 3.2.1.108) приводит к высвобождению галактозы вместе с молекулой глюкозы.Это β-(1→4)-гликозидная реакция. Лактазная активность присутствует в многофункциональном ферменте, содержащем также активный центр, способный гидролизовать молочные гликолипиды, а именно церамиды, класс липидов, с образованием жирных кислот и сфингозина (EC 3.2.1.62).
Также бактериальная β-галактозидаза (EC 3.2.1.23) в йогурте способна превращать молочный сахар в составляющие его   моносахариды.
Свободная галактоза затем всасывается через слизистую оболочку тонкой кишки, переходит в портальный кровоток и транспортируется в печень , где почти полностью всасывается, так что ее концентрация в крови не превышает 1 ммоль/л.Следует отметить, что глюкоза составляет более 95% гексоз, обнаруживаемых в кровотоке.
В нормальных физиологических условиях можно наблюдать увеличение его концентрации в крови в результате употребления алкоголя, что снижает его всасывание в кишечнике, а также последующий метаболизм в печени.

Путь Лелуара

В гепатоцитах галактоза поступает в путь Лелуара .
Освобожденный от лактозы моносахарид в основном присутствует в виде бета-изомера, и первым этапом его метаболизма в печени является превращение в альфа-изомер в реакции, катализируемой галактозомутаротазой, также известной как альдозо-1-эпимераза (EC 5 .1.3.3).

На втором этапе происходит фосфорилирование альфа-D-Gal в Gal-1-фосфат в реакции, катализируемой галактокиназой (EC 2.7.1.6), фосфорилирование в положении C-1.
На следующем этапе галактозо-1-фосфатуридилтрансфераза или GALT (EC 2.7.7.12) катализирует перенос группы UMD от UDP-Gal к глюкозо-1-фосфату с образованием глюкозо-1-фосфата и UDP-Gal. .
Цикл заканчивается, когда UDP-Gal превращается в UDP-глюкозу в реакции, катализируемой UDP-галактозо-4-эпимеразой или GALE (EC 5.1.3.2).

Хотя теоретически глюкозо-1-фосфатный продукт может превращаться в глюкозо-6-фосфат в реакции, катализируемой фосфоглюкомутазой (КФ 5.4.2.2), а затем вступать в гликолитический путь, кажется, что лишь небольшая часть проглоченного галактоза следует этому пути. И наоборот, глюкозо-1-фосфат, активированный до УДФ-глюкозы, используется для синтеза гликогена.

Метаболическая судьба UDP-Gal

  • UDP-Gal является важным предшественником в синтезе гликолипидов, таких как ганглиозиды и галактоцереброзиды , сфинголипиды, мукополисахариды и мембранные гликопротеины.
  • Во взрослой молочной железе под влиянием пролактина UDP-Gal может соединяться с глюкозой с образованием молочного сахара.

Галактоземия

Мутации в трех из четырех ферментов пути Лелуара, то есть в галактокиназе, GALT или GALE, которые вызывают их нарушение, приводят к галактоземии , патологическому состоянию, менее частому, но более тяжелому, чем непереносимость лактозы.
При заболевании отмечается повышение концентрации галактозы в крови до значений выше 1 ммоль/л; различные ткани удаляют его из кровотока и восстанавливают до галактита (дульцита) в реакции, катализируемой альдегидредуктазой.Галактитол далее не метаболизируется, накапливается в тканях и вызывает патологические изменения, возникающие в результате вызванного им повышения осмотического давления.

Галактоза и миелин

Миелин представляет собой покрывающую оболочку аксонов нейронов, где он играет изолирующую и защитную роль, решающую роль в проведении нервных импульсов. Липиды составляют около 70-80% сухой массы миелина, белки 20-30%. В липидной фракции помимо холестерина и фосфоглицеридов обнаружены также галактоцереброзиды.
Участие в образовании миелиновой оболочки нервных волокон, которое начинается во время внутриутробной жизни и завершается во втором детстве, является безусловно важнейшей функцией галактозы.

Ссылки

Тоден Дж. Б., Тимсон Д. Дж., Рис Р. Дж. и М. Холден Х. М. Молекулярная структура галактозомутаротазы человека. J Biol Chem 2004;279(22):23431-23437. дои: 10.1074/jbc.M402347200

Нельсон Д.Л., Кокс М.М. Ленингер. Принципы биохимии.6-е издание. В.Х. Фримен и компания, 2012

Розенталь М.Д., Глю Р.Х. Медицинская биохимия: метаболизм человека в норме и при болезни. Публикация John Wiley & sons, Inc. 2009

Гросс К. С., Акоста П. Б. Фрукты и овощи являются источником галактозы: значение при планировании диеты пациентов с галактоземией. J Inherit Metab Dis 1991;14(2):253-258. дои: 10.1007/BF01800599

Галактоза — обзор | ScienceDirect Topics

93.4.1 Метаболизм галактозы

Галактоза, компонент лактозы, является важным питательным веществом для новорожденных и детей младшего возраста.В грудном молоке человека содержание лактозы составляет около 7 г/дл, а в коровьем молоке концентрация составляет примерно 5 г/дл. У новорожденных лактоза может обеспечивать до 40% калорийности рациона, но только 3–4% у взрослых из-за пропорционально меньшего потребления молока. Галактоза также входит в состав многих гликопротеинов, гликолипидов и мукополисахаридов.

Основной путь метаболизма галактозы был обозначен как путь Лелуара (рис. 93-2). Галактоза фосфорилируется до галактозо-1-фосфата ферментом галактокиназой.Галактозо-1-фосфат заменяется на глюкозо-1-фосфатную часть уридиндифосфата глюкозы (UDPG) с образованием уридиндифосфатгалактозы (UDPGal) с помощью галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы (трансферазы или GALT). Высвобожденный глюкозо-1-фосфат ведет к глюкозному пути. Образовавшийся УДФГал превращается в УДФГ под действием фермента УДФГал-4-эпимераза (эпимераза). Сумма этих трех ферментативных реакций с участием галактокиназы, трансферазы и эпимеразы составляет

РИСУНОК 93-2. Пути метаболизма галактозы.

Галактоза + аденозинтрифосфат (АТФ) = глюкозо-1-фосфат + аденозиндифосфат (АДФ).

UDPGal также используется для синтеза сложных углеводов, содержащих галактозу. Небольшое количество галактозы превращается в галактит под действием альдозоредуктазы и в галактоновую кислоту под действием галактозодегидрогеназы.

Эти три галактозных фермента основного пути широко распространены в тканях, включая эритроциты, лейкоциты, печень, почки, головной мозг, культивированные фибробласты кожи, ворсины хориона и клетки амниотической жидкости.Локусы генов галактокиназы, трансферазы и эпимеразы у человека находятся на хромосомах 17, 9 и 1 соответственно ( 34 36 ).

Дефицит активности каждого из трех ферментов приводит к метаболическим нарушениям, известным как дефицит галактокиназы, дефицит галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы (галактоземия) и дефицит УДФ-галактозо-4-эпимеразы. Все три расстройства могут быть выявлены при скрининге новорожденных на основании повышенного количества галактозы или галактозо-1-фосфата в пятнах крови (карты Гатри) при условии, что новорожденный получает нормальное количество лактозы в детской смеси или при грудном вскармливании.Выявление специфического дефекта основывается на результатах ферментативного анализа эритроцитов при условии, что новорожденному перед взятием образца крови не проводилось переливание крови. Часто точечный тест Бейтлера используется в лабораториях скрининга новорожденных для обнаружения дефекта трансферазы ( 37 ). Некоторые скрининговые лаборатории используют автоматизированный анализ активности трансфераз. Недавно все три фермента галактозы теперь можно анализировать одновременно с помощью нового мультиплексного анализа ферментов с использованием сверхэффективной жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии (UPLC-MS/MS) ( 38 ).

Разница между глюкозой и галактозой

Основное отличие — глюкоза против галактозы

Углеводы являются основными компонентами всех живых организмов. Глюкоза и галактоза являются углеводами. Моносахариды являются строительными блоками более крупных молекул углеводов. Основное различие между глюкозой и галактозой заключается в положении каждой гидроксильной группы в атоме углерода с 4 900 41 по 90 042; положение гидроксильной группы (-ОН) в углероде 4 горизонтально в кресле подтверждение глюкозы тогда как положение гидроксильной группы (-ОН) в углероде 4 вверху в кресле подтверждение галактозы.

Ключевые области охвата

1. Что такое глюкоза
— определение, молекулярная формула, химическая структура, свойства
2. Что такое галактоза
— определение, молекулярная формула, свойства
3. Каковы сходства между глюкозой и Галактоза
      – Обзор общих черт
4. В чем разница между глюкозой и галактозой
      – Сравнение основных различий

Ключевые слова: альдогексоза, углеводы, D-глюкоза, галактоза, глюкоза, гексоза, молекулярная формула, моносахариды

 

 

Что такое глюкоза

Глюкоза — это простой сахар.Это моносахарид. Молекулярная формула глюкозы C 6 H 12 O 6 . Его химическая структура имеет четыре группы –OH вместе с группой -CH 2 OH. Так как она имеет шесть групп –OH, глюкоза называется гексозой . В проекции Фишера глюкоза имеет концевую альдегидную группу. Поэтому глюкозу называют альдогексозой .

Рисунок 1: Подтверждение D-глюкозы на стуле

На изображении выше показана общая структура глюкозы.Это изображение показывает, что глюкоза имеет четыре хиральных центра. (Хиральный центр представляет собой атом углерода, к которому присоединены четыре разные группы.) Следовательно, глюкоза имеет стереоизомеры.

Встречающаяся в природе глюкоза известна как D-глюкоза . Изомером D-глюкозы является L-глюкоза. Но L-глюкоза не встречается в природе. Глюкоза растворима в воде и бесцветна при растворении в воде. Глюкоза может встречаться в виде открытой цепи или в виде циклической структуры. Но открытая цепь обычно нестабильна и самопроизвольно переходит в циклическую форму.Температура плавления глюкозы составляет около 146 0 C (для альфа-D-глюкозы).

Водные растворы глюкозы способны вращать плоскополяризованный свет. D-глюкоза вращает свет по часовой стрелке, а L-глюкоза вращает свет против часовой стрелки. Глюкоза действует как мономер для образования ряда важных полисахаридов. Некоторые полимеры, содержащие глюкозу в качестве мономера, включают крахмал, целлюлозу и гликоген.

Что такое галактоза

Галактоза представляет собой простой сахар и моносахарид.Молекулярная формула галактозы также C 6 H 12 O 6 . Его химическая структура имеет четыре группы –OH вместе с группой -CH 2 OH. Как и глюкоза, галактоза также является альдогексозой из-за наличия шести атомов углерода и концевой альдегидной группы.

Рисунок 2: Проекция Фишера D-галактозы

Галактоза может существовать либо в форме с открытой цепью, либо в циклической форме. Галактоза способствует образованию некоторых дисахаридов, таких как лактоза (глюкоза + галактоза) и галактан (состоит из галактозы).Температура плавления галактозы составляет около 167 0 С. Галактоза также растворима в воде, но ее растворимость меньше, чем у глюкозы.

Сходства между глюкозой и галактозой

  • Глюкоза и галактоза имеют шесть атомов углерода.
  • Молекулярная формула одинакова для обеих молекул.
  • И моносахариды, и простые сахара.
  • Оба являются молекулами альдогексозы.

Разница между глюкозой и галактозой

Определение

Глюкоза: Глюкоза — это простой сахар, состоящий из атомов C, H и O, имеющий сладкий вкус.

Галактоза: Галактоза представляет собой простой сахар, состоящий из атомов C, H и O, менее сладкий, чем глюкоза.

Позиция группы –OH

Основное различие между глюкозой и галактозой заключается в химической структуре; положение каждой группы –OH, присутствующей в обеих молекулах. Эта разница возникает в 4 атоме углерода. На следующем изображении это показано подробно.

Рисунок 3: Сравнение глюкозы и галактозы

Глюкоза: Группа –ОН 4 -го атома углерода (сверху) D-глюкозы направлена ​​вправо.

Галактоза: Группа –ОН 4-го -го -го углерода D-галактозы направлена ​​влево.

Стабильность

Глюкоза: Глюкоза более стабильна.

Галактоза: Галактоза менее стабильна.

Сладость

Глюкоза: Глюкоза слаще.

Галактоза: Галактоза менее сладкая, чем глюкоза.

Точка плавления

Глюкоза: Температура плавления глюкозы составляет около 146-150 o C.

Галактоза: Температура плавления галактозы составляет около 167 o C.

Заключение

Глюкоза и галактоза являются очень важными простыми сахарами как моносахариды, так и полисахариды, которые образуются после их полимеризации. Химическая формула и молярная масса обеих молекул одинаковы, но разница между глюкозой и галактозой заключается в расположении групп –ОН вдоль углеродной цепи.

Каталожные номера:

1.Стин, Ричард. «Молекулярная структура глюкозы и других углеводов». Структура глюкозы и других молекул углеводов. н.п., н.д. Веб. Доступно здесь. 29 июня 2017 г. 
2. «Галактоза». Химия LibreTexts. Либретексты, 04 марта 2017 г. Интернет. Доступно здесь. 29 июня 2017.

Изображение предоставлено:

1. «Бета-D-глюкоза» Yikrazuul — собственная работа (общественное достояние) через Commons Wikimedia
2. «Метил-α-D-галактоза» Andromeas — собственная работа (CC0) через Commons Wikimedia
3. «GlucoseGalactose Лорд Биро — Glucosetatuetata.jpg (общественное достояние) через Commons Wikimedia

Галактоза – точка назначения

Галактоза

Определение

Галактоза представляет собой моносахарид, обычно встречающийся в лактозе и некоторых пектинах, камедях и слизях. Его химическая формула: C 6 H 12 O 6 . Это моносахаридный сахар, менее сладкий, чем глюкоза и фруктоза. Это эпимер С-4 глюкозы. Обычно он встречается в природе в сочетании с другими сахарами, как, например, в лактозе (молочный сахар).Галактоза также содержится в сложных углеводах (см. полисахариды) и в углеводсодержащих липидах, называемых гликолипидами, которые встречаются в мозге и других нервных тканях большинства животных.

Галактоза не является важным питательным веществом, что означает, что нам не нужно получать ее из пищи, чтобы быть здоровым; галактоза может синтезироваться в организме человека из глюкозы. Галактоза всасывается в тонком кишечнике по тому же механизму, что и глюкоза, то есть с помощью транспортных белков SGLT-1 и GLUT-2 в слизистой оболочке тонкого кишечника.

При редком генетическом заболевании глюкозо-галактозной мальабсорбции снижается всасывание галактозы и глюкозы.

 

Источники, структура и функции галактозы

Галактоза представляет собой альдогексозу, встречающуюся в природе в D-форме в лактозе, цереброзидах, ганглиозидах и мукопротеинах. Основным диетическим источником галактозы является лактоза из молока и йогурта, которая расщепляется до галактозы и глюкозы. Продукты, содержащие небольшое количество свободной галактозы, включают молоко с низким содержанием лактозы или безлактозное, некоторые йогурты, сыры, сливки, мороженое и другие продукты, искусственно подслащенные галактозой.Простые натуральные продукты (фрукты, овощи, орехи, злаки, свежее мясо, яйца, молоко) обычно содержат менее 0,3 г галактозы на порцию. Некоторые лекарства могут содержать галактозу в качестве наполнителя.

Галактоза существует как в открытой, так и в циклической форме. Форма с открытой цепью имеет карбонил на конце цепи. Четыре изомера циклические, два из них с пиранозным (шестичленным) кольцом, два с фуранозным (пятичленным) кольцом. Галактоза – это моносахарид. При соединении с глюкозой (моносахаридом) в результате реакции конденсации получается дисахарид лактоза.Гидролиз лактозы до глюкозы и галактозы катализируется ферментами лактазой и β-галактозидазой. Последний продуцируется опероном lac в Escherichia coli.

В организме человека большая часть потребляемой галактозы превращается в глюкозу, которая может обеспечить 4,1 килокалории на грамм энергии, что примерно равно сахарозе.

Галактоза может связываться с глюкозой, образуя лактозу (в грудном молоке), с липидами, образуя гликолипиды (например, молекулы, составляющие группы крови A, B и AB), или с белками, образуя гликопротеины (например, в клеточных мембранах). ).

 

Метаболизм галактозы

Гидролиз лактозы кишечной лактазой приводит к высвобождению Gal вместе с молекулой глюкозы. Это β-(1→4)-гликозидная реакция. Лактазная активность присутствует в многофункциональном ферменте, содержащем также активный центр, способный гидролизовать молочные гликолипиды (церамиды с образованием жирных кислот и сфингозина). Также бактериальная β-галактозидаза в йогурте способна превращать молочный сахар в составляющие его моносахариды.

Большая часть абсорбированной галактозы поступает в печень, где она в основном превращается в глюкозу, которая затем либо включается в гликоген, либо используется для получения энергии.

Ссылка:

  1. Nutrientsreview.com
  2. Tuscany-diet.net
  3. Dictionary.com
  4. Dictionary.com
  5. Wikipedia

Monosacharides — Carbohydates — Университет Мэн

Моносахариды

Изомеры
Стереоизомеры
Нумерация атомов углерода
Асимметричные атомы углерода
Триозы и пентозы
Гексозы


Изомеры

Моносахариды можно разделить на группы в зависимости от количества атомов углерода в молекулах, таким образом: триозы имеют 3 атома углерода, тетрозы имеют 4 атома углерода, пентозы имеют 5 атомов углерода и гексозы имеют 6 атомов углерода.В каждой из этих групп есть разные соединения, каждое из которых имеет одинаковую молекулярную формулу. Например, и глюкоза, и фруктоза являются гексозами (C 6 H 12 O 6 ), но они имеют разные химические и физические свойства. Эти типы соединений называются изомерами.

Вернуться к началу


Стереоизомеры

Некоторые изомеры различаются только тем, как атомы расположены в трехмерном пространстве, то есть атомы связаны друг с другом одинаковым образом, но по-разному расположены в трехмерном пространстве.Следовательно, сахара могут существовать в виде пар стереоизомеров или энантиомеров, которые являются зеркальным отражением друг друга. Центральный атом С глицерозы называется асимметричным атомом С, потому что он может перестраиваться в пространстве, образуя две разные структуры. Эти различия не влияют на физические свойства, но могут влиять на биохимические свойства из-за изменения формы молекулы. L-изомер имеет ОН слева от центрального углерода:

, а D-изомер имеет ОН справа от центрального углерода.

Чтобы различать изомеры, их обозначают L- и D-изомерами. L взято из латинского слова, обозначающего левый, Laever, а буква D взята из латинского слова, обозначающего правое, Dexter.

Вернуться к началу


Нумерация атомов углерода

[Видео нумерации атомов углерода]

Расшифровка нумерации:

Атомы углерода нумеруются, начиная с реакционноспособного конца молекулы, СНО (альдегидного) или «С» с двойной связью «О» (карбонильного) конца молекулы.Затем каждый атом углерода нумеруется по порядку до конца цепи. При нумерации стереоизомеров, содержащих более трех атомов углерода, мы смотрим на положение группы ОН на предпоследнем или предпоследнем атоме углерода, потому что это определяет, является ли это L- или D-стереоизомером. В этом примере мы рассмотрим нумерацию D-глюкозы. Сначала мы должны найти реакционноспособный конец молекулы и присвоить его углероду номер один. Затем мы нумеруем оставшиеся атомы углерода по порядку до конца цепочки.

Вернуться к началу


Асимметричные атомы углерода

Теоретически, в глюкозе положение группы ОН на каждом из асимметричных атомов углерода под номерами два, три, четыре и пять может быть перевернуто, каждый раз образуя отдельный стереоизомер, всего 16 или 2 4 стереоизомера. Однако не все из них реально существуют в природе. У фруктозы только три асимметричных атома углерода, поэтому можно получить только 8 или 2 3 стереоизомера.

Глюкоза имеет альдегидную группу (-CHO) на атоме углерода номер один и поэтому называется «альдозой», также она имеет шесть атомов углерода (гексоза), поэтому ее можно назвать «альдогексозой». Однако реакционноспособная группа фруктозы представляет собой кетоновую группу (-C=0) на углероде номер два. Поэтому его называют «кетозой» или «кетогексозой».

Только несколько моносахаридов существуют в природе в свободном виде. Большинство из них обычно находятся в виде сахарных единиц в полисахаридах или в более сложных молекулах.Затем их можно получить путем гидролиза (расщепления) сложных СНО. Моносахариды часто называют простыми сахарами, и они подразделяются по количеству атомов углерода.

Вернуться к началу


Триозы и пентозы

1. Триозы: (C 3 H 6 O 3 )
Глицероза- имеет два изомера: глицеральдегид, содержащий альдегидную группу (-CHO), и дигидроксиацетон, содержащий ацетон. -С=0).Эти соединения являются важными промежуточными продуктами метаболизма при окислении глюкозы с получением энергии. Конфигурация глицерозы используется для установления форм D и L других сахаров.

2. Пентозы (C 5 H 10 O 5 )
Три важные пентозы:

D-рибоза – компонент РНК, рибонуклеиновой кислоты, витаминов (рибофлавин) и коферментов. Он также важен для высокоэнергетических соединений, АТФ и АДФ. В своей восстановленной форме, дезоксирибозе, он является компонентом ДНК.

L-арабиноза – встречается в сердцевине хвойных пород и является компонентом гемицеллюлозы там, где встречается с ксилозой. Он также является компонентом пектина и может быть основным компонентом камедей (гуммиарабика). Действие бактерий при приготовлении силоса может привести к образованию свободной арабинозы. Арабаны представляют собой полимеры арабинозы.

D-ксилоза – в плодах содержится небольшое количество свободной D-ксилозы, но она встречается в основном в гемицеллюлозе в виде ксиланов и гетероксиланов.Гемицеллюлоза представляет собой полисахарид ксилозы и арабинозы (гетероксилан). Соотношение ксилозы и арабинозы, по-видимому, влияет на усвояемость, поскольку усвояемость снижается по мере увеличения доли ксилозы.

Гемицеллюлозы составляют значительную часть клеточных стенок растений, поэтому травоядные поедают их в больших количествах. Все эти сахара являются альдопентозами.

Вернуться к началу


Гексозы

3. Гексозы (C 6 H 12 O 6 )

D-глюкоза – альдогексоза с различными распространенными названиями, включая виноградный сахар, декстрозу, кукурузный сахар (из кукурузного крахмала).В свободном виде встречается в растениях, фруктах, меде, жидкостях организма, в т.ч. ЦСЖ, крови, лимфе. Это основной конечный продукт переваривания CHO нежвачными животными и, следовательно, основная форма энергии для нежвачных животных. Это основной компонент многих олигосахаридов (с галактозой образует лактозу) и полисахаридов (таких как крахмал и целлюлоза).

[Видео]

Расшифровка кольца D-глюкозы:

В растворе D-глюкоза существует в виде равновесной смеси прямой цепи с двумя кольцевыми формами пиранозы.Фактически атом углерода номер один реагирует с атомом углерода номер пять, образуя кольцо. На самом деле существуют две формы структуры, называемые аномеры. Если атом водорода находится выше атома углерода, то он называется альфа-аномером, а если атом водорода ниже атома углерода, он называется бета-аномером.

Эта структурная информация очень важна, поскольку она определяет, как молекулы глюкозы соединяются вместе, образуя более крупные молекулы. Крахмал представляет собой полимер а-формы, растворимый в воде и усваиваемый ферментами животного происхождения.Целлюлоза представляет собой полимер b-формы, не растворяется и не переваривается ферментами животного происхождения.

Переход от a к b через структуру с открытой цепью называется мутаротацией, и он требует разрыва связи O-C, чтобы позволить C перевернуть H и OH вверх дном. Затем связь переделывается. Другие моносахариды также образуют кольцевые формы.

Вернуться к началу


D-фруктоза – кетогексоза, обнаруженная в меде, зеленых листьях, семенах и стеблях многих растений, в качестве основной единицы фруктанов, которые часто встречаются в молодых травах, в корнях в качестве запасного полисахарида инулина и в качестве компонент дисахарида сахарозы (с глюкозой).

Он также образует пиранозные кольца, но когда он вступает в реакцию с образованием олиго- или полисахаридов, он делает это как кольцевую структуру ФУРАНОЗЫ (подобно ФУРАНУ). В этом случае аномерным атомом углерода является C-2, а CH 2 OH находится либо выше аномерного углерода (альфа-аномер), как в сахарозе, либо ниже, как в FRUCTANS (бета-аномер).

D-Галактоза – альдогексоза, не встречающаяся в свободном виде, наиболее важная в качестве компонента дисахарида лактозы, молочного сахара (с глюкозой).Он также встречается в других сложных CHO и сложных липидах в головном мозге и нервной ткани (галактоглицеридах и цереброзидах).

D-манноза – в основном в виде маннанов в дрожжах, плесени и бактериях.

Вернуться к началу


Гексозные реакции

Соединения гексозы могут вступать в ряд химических реакций.
  1. Окисление до кислот
    • напр. глюкоза, окисление CH 2 OH до COOH дает глюкуроновую кислоту, которая является важным компонентом гетерополисахаридов, таких как пектины.
  2. Комбинируйте с NH 3 для получения гексозаминов, например, глюкозамина — компонента хитина.
  3. Образование спиртов, например, глюкоза образует сорбит.
  4. Фосфорилирование до гексозофосфатов, например, глюкозо-1-фосфата и глюкозо-6-фосфата; которые являются важными промежуточными продуктами окисления глюкозы до CO 2 + H 2 O с выделением энергии.
  5. Образование гликозидов с образованием ди-, три-, тетра-, олиго- и полисахаридов.

Образование гликозидов

Объединение H гидроксильной группы сахара со спиртовой группой или другой гидроксильной группой вызывает реакцию этерификации или конденсации с образованием гликозида. Это происходит на первом атоме углерода, аномерном атоме углерода.

Поскольку сахара содержат спиртовые и гидроксильные группы, они могут соединяться с другими сахарами с образованием дисахаридов, три-, тетра- и полисахаридов, соединенных гликозидными связями.

Примеры:

  • Глюк-Глюк, а-1-4 мальтоза
  • Может реагировать в форме a или b с образованием связей a или b
  • Может также реагировать в положении 6 с образованием связей a-1, 6.Это точка ветвления в полимерах.

Наверх

Фруктоза — Американское химическое общество

Фруктоза, или «фруктовый сахар», является одним из трех наиболее распространенных природных моносахаридов. (Двумя другими являются глюкоза и галактоза.) Как следует из названия, фруктоза содержится почти во всех фруктах; но он также присутствует в коммерческих количествах в сахарном тростнике, сахарной свекле и кукурузе. Фруктоза и глюкоза объединяются, образуя дисахарид сахарозу, который мы знаем как обычный сахар.

Структура фруктозы, как и всех простых сахаров, может быть выражена как линейная цепь из шести атомов углерода с гидроксильными и карбонильными группами. Однако в кристаллической форме и в растворе большая его часть существует в виде двух полукетальных колец: β-D-фруктопиранозы* (вверху) и β-D-фруктофуранозы* (внизу). В водном растворе он состоит из 70% пиранозы, 22% фуранозы и меньшего количества линейных и других циклических форм.

Фруктоза — самый водорастворимый моносахарид. Как указано в таблице «Краткие факты», он растворяется в чрезвычайно небольшом количестве воды.Это свойство затрудняет кристаллизацию из воды и объясняет его гигроскопичность и влагоемкость.

Фруктоза была открыта французским химиком Огюстеном-Пьером Дюбрунфо в 1847 году, но новаторские исследования ее и всех известных в то время сахаров проводились с 1884 по 1894 год немецким лауреатом Нобелевской премии Эмилем Фишером. Среди других достижений Фишер продемонстрировал взаимосвязь между глюкозой, фруктозой и маннозой и разъяснил стереохимию этих сахаров.

Чрезмерное потребление продуктов, содержащих фруктозу и другие сахара, является хорошо известной причиной диабета 2 типа, повышенного уровня холестерина ЛПНП («плохого») и триглицеридов и, конечно же, ожирения.Но фруктоза может быть несколько безопаснее других, особенно для диабетиков, поскольку она имеет более низкий гликемический индекс, чем сахароза, и значительно слаще.

В 2016 году Ся Ян, Фернандо Гомес-Пинилья и их коллеги из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе и других учреждений обнаружили, что у лабораторных крыс, получавших рацион с высоким содержанием фруктозы, было неблагоприятно затронуто почти 1000 генов в мозге. В частности, фруктоза нарушила два ключевых гена, регулирующих межклеточную коммуникацию.

Но у Янга и Гомес-Пинильи были и хорошие новости.Когда они кормили крыс докозагексаеновой кислотой, ключевой жирной кислотой ω-3, наряду с большим количеством фруктозы, они не обнаружили большего повреждения генов, чем в контрольной группе. Авторы определяют свое исследование как пример метода, называемого нутригеномикой, который исследует геномные основы взаимодействия питательных веществ и хозяина, которые лежат в основе предрасположенности к заболеваниям.

*D обозначает абсолютную конфигурацию линейного сахара; β является более распространенным из двух способов циклизации сахаров.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.