Амилопектин формула: Амилопектин, строение и свойства

Это видео предоставляет дополнительную информацию о фосфолипидах и липосомах.

ПРИМЕЧАНИЕ

• Как изопреноиды используются в технике?

Увлажняющий крем, прописанный врачом Пенни, представлял собой крем с кортикостероидами для местного применения, содержащий гидрокортизон. Гидрокортизон — это синтетическая форма кортизола, кортикостероидного гормона, вырабатываемого надпочечниками из холестерина. При нанесении непосредственно на кожу он может уменьшить воспаление и временно облегчить незначительные кожные раздражения, зуд и сыпь за счет уменьшения секреции гистамина, соединения, вырабатываемого клетками иммунной системы в ответ на присутствие патогенов или других чужеродных веществ.Поскольку гистамин вызывает воспалительную реакцию организма, способность гидрокортизона снижать местное производство гистамина в коже эффективно подавляет иммунную систему и помогает ограничить воспаление и сопутствующие симптомы, такие как зуд (зуд) и сыпь.

ПРИМЕЧАНИЕ

• Кортикостероидный крем лечит причину сыпи Пенни или только симптомы?

Переход к следующему окну Clinical Focus. Вернитесь к предыдущему окну Clinical Focus.

• Липиды состоят в основном из углерода и водорода, но они также могут содержать кислород, азот, серу и фосфор. Они обеспечивают организм питательными веществами, накапливают углерод и энергию, играют структурную роль в мембранах и действуют как гормоны, фармацевтические препараты, ароматизаторы и пигменты.
• Жирные кислоты — это длинноцепочечные углеводороды с функциональной группой карбоновой кислоты. Их относительно длинные неполярные углеводородные цепи делают их гидрофобными .Жирные кислоты без двойных связей — насыщенных ; с двойными связями ненасыщенных .
• Жирные кислоты химически связываются с глицерином с образованием структурно незаменимых липидов, таких как триглицеридов, и фосфолипидов. Триглицериды включают три жирные кислоты, связанные с глицерином, с образованием гидрофобной молекулы. Фосфолипиды содержат как гидрофобные углеводородные цепи, так и полярные головные группы, что делает их амфипатическими и способными образовывать уникально функциональные крупномасштабные структуры.
• Биологические мембраны — это крупномасштабные структуры на основе фосфолипидных бислоев, которые обеспечивают гидрофильные внешние и внутренние поверхности, подходящие для водных сред, разделенные промежуточным гидрофобным слоем. Эти бислои являются структурной основой клеточных мембран у большинства организмов, а также субклеточных компонентов, таких как везикулы.
• Изопреноиды — это липиды, полученные из молекул изопрена, которые выполняют множество физиологических функций и имеют множество коммерческих применений.
• Воск представляет собой изопреноид с длинной цепью, который обычно водостойкий; Примером воскосодержащего вещества является кожный жир, вырабатываемый сальными железами кожи. Стероиды — это липиды со сложной кольцевой структурой, которые функционируют как структурные компоненты клеточных мембран и как гормоны. Стерины представляют собой подкласс стероидов, содержащих гидроксильную группу в определенном месте на одном из колец молекулы; один пример — холестерин.
• Бактерии вырабатывают гопаноиды, структурно похожие на холестерин, для укрепления бактериальных мембран.Грибы и простейшие производят укрепляющий агент под названием эргостерин.

Что из перечисленного описывает липиды?

A. источник питательных веществ для организмов
B. молекулы хранения энергии
C. молекулы, играющие структурную роль в мембранах
D. молекулы, которые являются частью гормонов и пигментов
E. все вышеперечисленное

E

К каким молекулам относятся как полярные, так и неполярные группы?

A. гидрофильный
B.амфипатический
C. гидрофобный
D. полифункциональный

Липиды — это группа веществ, встречающихся в природе, которые не растворяются в воде, но свободно растворяются в органических растворителях.

Ложь

Жирные кислоты, не содержащие двойных связей, называются «ненасыщенными».

Правда

Триглицерид образуется путем присоединения трех молекул глицерина к основной цепи жирной кислоты в реакции дегидратации.

Воски содержат сложные эфиры, образованные из длинноцепочечных __________ и насыщенных __________, а также могут содержать замещенные углеводороды.

спиртов; жирные кислоты

Холестерин — самый распространенный член группы __________, обнаруженный в тканях животных; он имеет тетрациклическую углеродную кольцевую систему со связью __________ в одном из колец и одной свободной __________ группой.

стероид; двойной; гидроксил

Микроорганизмы могут процветать во многих различных условиях, включая высокотемпературную среду, такую ​​как горячие источники. Для правильного функционирования клеточные мембраны должны находиться в жидком состоянии. Как вы ожидаете, что содержание жирных кислот (насыщенных по сравнению с ненасыщенными) у бактерий, живущих в высокотемпературной среде, может сравниваться с содержанием жирных кислот, живущих при более умеренных температурах?

Опишите структуру типичного фосфолипида.Эти молекулы полярны или неполярны?

1. Последнее обновление

   16:43, 4 мар 2017

Введение

Формулы многих углеводов могут быть записаны как гидраты углерода, C _n (H ₂ O) _n , отсюда и их название.Углеводы являются основным источником метаболической энергии как для растений, так и для животных, питающихся растениями. Помимо сахаров и крахмалов, которые выполняют эту жизненно важную роль в питании, углеводы также служат в качестве структурного материала (целлюлозы), компонента энерготранспортного соединения АТФ, сайтов узнавания на поверхности клеток и одного из трех основных компонентов ДНК и РНК.

Углеводы называются сахаридами или, если они относительно небольшие, сахарами.Несколько классификаций углеводов оказались полезными и представлены в следующей таблице.

Глюкоза

Углеводы получили несистематические названия, хотя обычно используется суффикс ose . Самый распространенный углевод — , глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ). Применяя термины, определенные выше, глюкоза представляет собой моносахарид, альдогексозу (обратите внимание, что классификации функций и размеров объединены одним словом) и редуцирующий сахар.Общая структура глюкозы и многих других альдогексоз была установлена ​​с помощью простых химических реакций. Следующая диаграмма иллюстрирует рассматриваемые доказательства, хотя некоторые из показанных здесь реактивов отличаются от тех, которые использовали первоначальные ученые.

Горячая водоводородная кислота (HI) часто использовалась для восстановительного удаления кислородных функциональных групп из молекулы, и в случае глюкозы эта обработка давала гексан (с низким выходом). Из этого был сделан вывод, что шесть атомов углерода находятся в неразветвленной цепи.Присутствие карбонильной группы альдегида было выведено из образования циангидрина, его восстановления до гексаспиртового сорбита, также называемого глюцитолом, и легкого окисления до монокарбоновой кислоты, глюкуроновой кислоты. Несколько более сильное окисление разбавленной азотной кислотой дало двухосновную кислоту, глюкаровую кислоту, что подтверждает предположение о шестиуглеродной цепи. Считалось, что пять атомов кислорода, оставшихся в глюкозе после учета альдегида, находятся в гидроксильных группах, поскольку может быть получено пента-ацетатное производное.Эти гидроксильные группы были отнесены, по одной, к последним пяти атомам углерода, потому что геминальные гидроксильные группы обычно нестабильны по сравнению с карбонильным соединением, образованным в результате потери воды. При нажатии на диаграмму выше она изменится, чтобы отобразить предлагаемые продукты и общую структуру глюкозы. Четыре средних атома углерода в цепи глюкозы являются центрами хиральности и окрашены в красный цвет.

Глюкоза и другие сахариды широко расщепляются периодной кислотой благодаря большому количеству вицинальных диольных групп в их структуре.Это окислительное расщепление, известное как реакция Малапрада , особенно полезно для анализа селективных O-замещенных производных сахаридов, поскольку эфирные функции не вступают в реакцию. Стехиометрия расщепления альдогексозой показана в следующем уравнении.

Конфигурация глюкозы

Четыре хиральных центра в глюкозе указывают на то, что может быть до шестнадцати (2 ⁴ ) стереоизомеров, имеющих такое строение.Они будут существовать как восемь диастереомерных пар энантиомеров, и первоначальная задача заключалась в том, чтобы определить, какой из восьми соответствует глюкозе. Этот вызов был принят и решен в 1891 году немецким химиком Эмилем Фишером. Его успешное преодоление стереохимического лабиринта, представленного альдогексозами, было логическим проявлением силы, и вполне естественно, что за это достижение он получил Нобелевскую премию 1902 года по химии. Одна из первых задач, стоящих перед Фишером, состояла в том, чтобы разработать метод однозначного представления конфигурации каждого хирального центра.С этой целью он изобрел простую технику рисования цепочек хиральных центров, которую мы теперь называем формулой проекции Фишера. Щелкните по этой ссылке, чтобы просмотреть.

В то время, когда Фишер предпринял проект по глюкозе, было невозможно установить абсолютную конфигурацию энантиомера. Следовательно, Фишер произвольно выбрал (+) — глюкозу и установил сеть связанных альдозных конфигураций, которую он назвал семейством D . Затем зеркальные изображения этих конфигураций были обозначены как семейство альдоз L .Чтобы проиллюстрировать использование современных знаний, формулы проекции Фишера и названия для семейства D-альдозы (от трех до шести атомов углерода) показаны ниже, причем асимметричные атомы углерода (хиральные центры) окрашены в красный цвет. Последний хиральный центр в альдозной цепи (самый дальний от альдегидной группы) был выбран Фишером в качестве позиционного сайта D / L. Если гидроксильная группа в формуле проекции указывала вправо, она была определена как член D-семейства. Затем направленная влево гидроксильная группа (зеркальное отображение) представляет L-семейство.Первоначальное назначение Фишера D-конфигурации могло быть верным с вероятностью 50:50, но все его последующие выводы относительно относительных конфигураций различных альдоз были прочно обоснованы. В 1951 году исследования (+) — винной кислоты с помощью рентгеновской флуоресценции, проведенные в Нидерландах Йоханнесом Мартином Бийвоетом (произносится как «покупай ногу»), доказали, что выбор Фишера был правильным.

Важно понимать, что знак удельного вращения соединения (экспериментальное число) не коррелирует с его конфигурацией (D или L).Измерение оптического вращения с помощью поляриметра несложно. Для определения абсолютной конфигурации обычно требуется химическое взаимопревращение с известными соединениями по стереоспецифическим реакционным путям.

Модели репрезентативных альдоз можно изучить, щелкнув формулы Фишера для глицеральдегида, эритрозы, треозы, рибозы, арабинозы, аллозы, альтрозы, глюкозы или маннозы на приведенной выше диаграмме.

Важные реакции

Эмиль Фишер использовал несколько ключевых реакций в ходе своих исследований углеводов.Они описаны здесь вместе с информацией, которую предоставляет каждый.

Окисление

Как отмечалось выше, сахара могут быть классифицированы как восстанавливающие или невосстанавливающие в зависимости от их реакционной способности с реагентами Толленса, Бенедикта или Фелинга. Если сахар окисляется этими реагентами, он называется восстанавливающим , поскольку окислитель (Ag ​​ ⁽⁺⁾ или Cu ⁽⁺²⁾ ) восстанавливается в реакции, о чем свидетельствует образование серебряного зеркала или осаждение закиси меди.Тест Толленса обычно используется для определения альдегидных функций; и из-за легкого взаимного превращения кетозов и альдоз в основных условиях этого теста кетозы, такие как фруктоза, также вступают в реакцию и классифицируются как восстанавливающие сахара.

Когда альдегидная функция альдозы окисляется до карбоновой кислоты, продукт называется альдоновой кислотой . Из-за 2º гидроксильных функций, которые также присутствуют в этих соединениях, для этого преобразования должен использоваться мягкий окислитель, такой как гипобромит (уравнение 1).Если оба конца альдозной цепи окисляются до карбоновых кислот, продукт называется альдаровой кислотой . При преобразовании альдозы в соответствующее производное альдаровой кислоты концы цепи становятся идентичными (это также может быть достигнуто путем восстановления альдегида до CH ₂ OH, как указано ниже). Такая операция обнаружит любую скрытую симметрию в оставшейся молекуле. Таким образом, рибоза, ксилоза, аллоза и галактоза дают ахиральные альдаровые кислоты, которые, конечно, не являются оптически активными.Окисление рибозы показано в уравнении 2 ниже.

Другие альдозные сахара могут давать идентичные продукты хиральной альдаровой кислоты, что подразумевает уникальную конфигурационную взаимосвязь. Примеры арабинозы и ликсозы, показанные в уравнении 3 выше, иллюстрируют этот результат. Помните, что формулу проекции Фишера можно повернуть на 180 ° в плоскости проекции без изменения ее конфигурации.

Редукция

Восстановление альдозы борогидридом натрия делает концы полученной цепи альдитола идентичными, HOCH ₂ (CHOH) _n CH ₂ OH, тем самым выполняя такое же изменение конфигурации, полученное при окислении до альдаровой кислоты. Таким образом, аллитол и галактит в результате восстановления аллозы и галактозы являются ахиральными, а альтроза и талоза восстанавливаются до того же хирального альдита. Сводка этих окислительно-восстановительных реакций и номенклатура производных приведены в следующей таблице.

1. Последнее обновление

   15:05, 8 августа 2015

2. Сохранить как PDF

Кетоз

Если моносахарид имеет карбонильную функцию на одном из внутренних атомов углеродной цепи, он классифицируется как кетоза .Дигидроксиацетон может не быть сахаром, но он включен как кетозный аналог глицеральдегида. Карбонильная группа обычно находится у C-2, как показано в следующих примерах (хиральные центры окрашены в красный цвет). Как и ожидалось, карбонильная функция кетозы может быть восстановлена ​​боргидридом натрия, обычно до смеси эпимерных продуктов. D-фруктоза, самый сладкий из обычных природных сахаров, восстанавливается, например, до смеси D-глюцитола (сорбита) и D-маннита, названной в честь альдогексоз, из которых они также могут быть получены аналогичным восстановлением.Маннитол сам по себе является обычным природным углеводом.

Хотя кетозы являются отдельными изомерами моносахаридов альдозы, химический состав обоих классов связан из-за их легкого взаимного превращения в присутствии кислотных или основных катализаторов. Это взаимное превращение и соответствующая эпимеризация по сайтам альфа карбонильных функций происходит посредством таутомерного промежуточного соединения ендиола . При нажатии на диаграмму будет отображено уравнение, иллюстрирующее эти изомеризации.

Из-за катализируемой основанием изомеризации такого типа реактив Толленса не пригоден для различения альдоз от кетоз или для специфического окисления альдоз до соответствующих альдоновых кислот. Для последнего превращения предпочтительно окисление HOBr.

Аномерные формы глюкозы

Блестящее объяснение Фишером конфигурации глюкозы не устранило всю неопределенность относительно ее структуры. В 1895 году были обнаружены две различные кристаллические формы глюкозы.Каждый из них дает все характерные реакции глюкозы и при растворении в воде уравновешивается одной и той же смесью. Это уравновешивание происходит в течение многих минут, и возникающее изменение оптической активности называется мутаротацией . Эти факты суммированы на диаграмме ниже.

Когда глюкоза была превращена в ее пентаметиловый эфир (реакция с избытком CH ₃ I и AgOH), были выделены два разных изомера, и ни один из них не показал ожидаемых альдегидных реакций.Однако катализируемый кислотой гидролиз производных пентаметилового эфира дает тетраметильное производное, которое окисляется реактивом Толлена и восстанавливается боргидридом натрия, как и ожидалось для альдегида. Эти реакции будут отображены выше при нажатии на диаграмму.

Поиск научной истины часто осуществляется поэтапно, и выяснение структуры глюкозы служит хорошим примером. Из представленных выше новых данных должно быть ясно, что изображенная выше структура пентагидроксигексаналя с открытой цепью должна быть модифицирована.Каким-то образом должен быть создан новый стереогенный центр, и альдегид должен быть деактивирован в пентаметильном производном. Простое решение этой дилеммы достигается путем преобразования открытой альдегидной структуры глюкозы в циклический полуацеталь, называемый глюкопиранозой , как показано на следующей диаграмме. Линейный альдегид повернут на бок, и вращение вокруг связи C4-C5 приближает C5-гидроксильную функцию к углеродному альдегиду. Для облегчения просмотра шестичленная структура полуацеталя изображена в виде плоского шестиугольника, но на самом деле она принимает форму стула.Атом углерода полуацеталя (C-1) становится новым стереогенным центром, обычно называемым аномерным углеродом , а α и β-изомеры называются аномерами .

Теперь мы можем рассмотреть, как эта модификация структуры глюкозы объясняет загадочные факты, отмеченные выше. Во-первых, мы знаем, что полуацетали в растворе находятся в равновесии со своими карбонильными и спиртовыми компонентами. Следовательно, свежие растворы кристаллов альфа- или бета-глюкозы в воде должны устанавливать равновесную смесь обоих аномеров плюс форму с открытой цепью.Это будет показано выше при нажатии на диаграмму. Обратите внимание, что, несмотря на очень низкую концентрацию альдегида с открытой цепью в этой смеси, типичные химические реакции альдегидов происходят быстро.

Во-вторых, производное пентаметилового эфира пиранозы превращает полуацетальную функцию в ацеталь. Ацетали стабильны по отношению к основанию, поэтому этот продукт не должен вступать в реакцию с реактивом Толлена или восстанавливаться борогидридом натрия. Кислотный гидролиз ацеталей регенерирует карбонильный и спиртовой компоненты, и в случае производного глюкозы это будет тетраметиловый эфир полуацеталя пиранозы.Это соединение, конечно, будет претерпевать типичные альдегидные реакции. Если щелкнуть диаграмму второй раз, это соотношение отобразится выше.

5. Циклические формы моносахаридов

Как отмечалось выше, предпочтительной структурной формой многих моносахаридов может быть циклический полуацеталь. Пяти- и шестичленные кольца более предпочтительны по сравнению с кольцами других размеров из-за их малого угла и затменной деформации. Циклические структуры такого типа обозначаются как фураноза , (пятичленная) или пираноза , (шестичленная), что отражает соотношение размеров кольца с обычными гетероциклическими соединениями фурана и пирана, показанными справа.Рибоза, важная альдопентоза, обычно имеет структуру фуранозы, как показано на следующем рисунке. По соглашению для D-семейства пятичленное кольцо фуранозы нарисовано в проекции на ребро, причем кислород кольца расположен вдали от зрителя. Аномерный атом углерода (здесь красный) расположен справа. Верхняя связь с этим углеродом определяется как бета, тогда как нижняя связь — альфа .
Щелкните следующую диаграмму, чтобы увидеть модель β-D-рибофуранозы.

Циклические пиранозные формы различных моносахаридов часто изображаются в виде плоской проекции, известной как формула Хауорта , в честь британского химика Нормана Хауорта.Как и в случае с фуранозным кольцом, аномерный углерод расположен справа, а кольцевой кислород — сзади, на виде сбоку. В D-семействе альфа- и бета-связи имеют одинаковую ориентацию, определенную для фуранозного кольца (бета вверху и альфа вниз). Эти формулы Хаворта удобны для отображения стереохимических соотношений, но не отражают истинную форму молекул. Мы знаем, что эти молекулы на самом деле сложены так, как мы называем конформацией стула. Примеры четырех типичных пиранозных структур показаны ниже, как в проекциях Хауорта, так и в качестве более репрезентативных конформеров стульев.Аномерные атомы углерода окрашены в красный цвет.

Модели этих структур глюкозы, галактозы, маннозы и аллозопиранозы можно просмотреть, нажав здесь.
Страницу практики для изучения конфигураций альдогексоз можно просмотреть, нажав здесь.

Размер циклического полуацетального кольца, используемого для данного сахара, непостоянен, но может варьироваться в зависимости от заместителей и других структурных особенностей. Альдолгексозы обычно образуют пиранозные кольца, а их пентозные гомологи предпочитают фуранозную форму, но есть много контрпримеров.Образование производных ацеталя показывает, как незначительные изменения могут изменить эту селективность. Щелкнув на диаграмме выше. дисплей изменится, чтобы проиллюстрировать это. Структура пиранозы для D-глюкозы нарисована в розовой рамке слева. Производные ацеталя были получены катализируемыми кислотами реакциями с бензальдегидом и ацетоном. Как правило, бензальдегид образует шестичленные циклические ацетали, тогда как ацетон предпочитает образовывать пятичленные ацетали. Верхнее уравнение показывает образование и некоторые реакции 4,6-O-бензилиденацеталя, обычно используемой защитной группы.Метилгликозидное производное этого соединения (см. Ниже) оставляет гидроксильные группы C-2 и C-3 открытыми для таких реакций, как периодическое кислотное расщепление, показанное на последней стадии. Образование изопропилиденацеталя в C-1 и C-2, центральной структуре, оставляет C-3 гидроксил в качестве единственной незащищенной функции. Тогда возможно селективное окисление до кетона. Наконец, прямая ди-O-изопропилиденовая дериватизация глюкозы реакцией с избытком ацетона приводит к изменению структуры фуранозы, в которой C-3 гидроксил снова не защищен.Однако та же реакция с D-галактозой, показанная в рамке с синим заштрихованием, дает продукт пиранозы, в котором C-6 гидроксил не защищен. Оба производных не вступают в реакцию с реагентом Толленса. Это различие в поведении объясняется цис-ориентацией гидроксильных групп C-3 и C-4 в галактозе, что позволяет формировать менее напряженный пятичленный циклический ацеталь по сравнению с транс-C-3 и C-4. гидроксильные группы в глюкозе. Дериватизация такого рода позволяет проводить селективные реакции в различных местах этих высоко функционализированных молекул.

Размер кольца этих циклических моносахаридов был определен путем окисления и расщепления цепи их производных тетраметилового эфира. Чтобы увидеть, как это было сделано для глюкозы, щелкните здесь.

6. Гликозиды

Производные ацетала, образующиеся при реакции моносахарида со спиртом в присутствии кислотного катализатора, называются гликозидами . Эта реакция проиллюстрирована для глюкозы и метанола на диаграмме ниже. В названии гликозидов суффикс «ose» в названии сахара заменяется на «oside», а название группы алкоголя ставится первым.Как правило, для большинства ацеталей образование гликозидов включает потерю эквивалента воды. Диэфирный продукт устойчив к основным и щелочным окислителям, таким как реагент Толлена. Поскольку альдолизация, катализируемая кислотой, является обратимой, гликозиды могут быть гидролизованы обратно до их спиртовых и сахарных компонентов водной кислотой.

Аномерные метилглюкозиды образуются при равновесном соотношении 66% альфа к 34% бета. Из структур на предыдущей диаграмме мы видим, что пиранозные кольца предпочитают конформации кресла, в которых наибольшее количество заместителей является экваториальным.В случае глюкозы все заместители бета-аномера являются экваториальными, тогда как заместитель C-1 в альфа-аномере меняется на аксиальный. Поскольку заместители на циклогексановых кольцах предпочитают экваториальное расположение по сравнению с осевым (метоксициклогексан составляет 75% экваториального), предпочтение образования альфа-гликопиранозида является неожиданным и упоминается как аномерный эффект .

Гликозиды широко распространены в биологических системах. Присоединяя сахарный фрагмент к липидной или бензоидной структуре, растворимость и другие свойства соединения могут быть существенно изменены.Из-за важного модифицирующего влияния такой дериватизации, многочисленные ферментные системы, известные как гликозидазы, эволюционировали для присоединения и удаления сахаров из спиртов, фенолов и аминов. Химики называют сахарный компонент природных гликозидов гликоном , а спиртовой компонент агликон . Два примера встречающихся в природе гликозидов и один пример аминопроизводного будут отображены выше при нажатии на диаграмму. Салицин, одно из старейших известных лекарственных средств на травах, послужил моделью для синтетического обезболивающего аспирина.Большой класс гидроксилированных ароматических катионов оксония, называемых антоцианов , обеспечивает красный, фиолетовый и синий цвета многих цветов, фруктов и некоторых овощей. Пеонин является одним из примеров этого класса натуральных пигментов, которые демонстрируют ярко выраженную цветовую зависимость от pH. Фрагмент оксония стабилен только в кислой среде, и цвет изменяется или исчезает при добавлении основания. Сложные изменения, которые происходят при ферментации и хранении вина, частично связаны с гликозидами антоцианов.Наконец, аминопроизводные рибозы, такие как цитидин, играют важную роль в биологических фосфорилирующих агентах, коферментах и ​​материалах для переноса и хранения информации.

Для обсуждения аномерного эффекта щелкните здесь. Для просмотра примеров структурно и функционально модифицированных сахаров щелкните здесь.

Дисахариды

Когда спиртовой компонент гликозида обеспечивается гидроксильной функцией другого моносахарида, это соединение называется дисахаридом .На следующей диаграмме показаны четыре примера дисахаридов, состоящих из двух единиц глюкозы. Отдельные кольца глюкопиранозы обозначены A и B, а гликозидные связи обведены голубым кружком. Обратите внимание, что гликозидная связь может быть альфа, как в мальтозе и трегалозе, или бета, как в целлобиозе и гентиобиозе. Кислотный гидролиз этих дисахаридов дает глюкозу в качестве единственного продукта. Катализируемый ферментами гидролиз является селективным в отношении конкретной гликозидной связи, поэтому альфа-гликозидаза расщепляет мальтозу и трегалозу до глюкозы, но не расщепляет целлобиозу или гентиобиозу.Бета-гликозидаза имеет противоположную активность.

Чтобы нарисовать репрезентативную структуру целлобиозы, одно из колец глюкопиранозы должно быть повернуто на 180 °, но эту особенность часто упускают в пользу сохранения обычной перспективы для отдельных колец. Связь между кольцами глюкопиранозы в целлобиозе и мальтозе происходит от аномерного углерода в кольце A к гидроксильной группе C-4 в кольце B. Это оставляет аномерный углерод в кольце B свободным, поэтому целлобиоза и мальтоза могут принимать альфа- и бета-аномеры. на этом сайте (бета-форма показана на схеме).Гентиобиоза имеет бета-гликозидную связь, берущую свое начало в C-1 в кольце A и заканчивающуюся в C-6 в кольце B. Ее альфа-аномер показан на диаграмме. Поскольку целлобиоза, мальтоза и гентиобиоза являются полуацеталами, все они представляют собой восстанавливающие сахара (окисляемые реактивом Толлена). Трегалоза, дисахарид, содержащийся в некоторых грибах, представляет собой бис-ацеталь и, следовательно, является невосстанавливающим сахаром. Систематическая номенклатура дисахаридов существует, но, как показывают следующие примеры, они часто бывают длинными.

• Целлобиоза : 4-O-β-D-глюкопиранозил-D-глюкоза (бета-аномер нарисован)
• Мальтоза : 4-O-α-D-глюкопиранозил-D-глюкоза (бета-аномер нарисован)
• Гентиобиоза : 6-O-β-D-глюкопиранозил-D-глюкоза (показан альфа-аномер)
• трегалоза : α-D-глюкопиранозил-α-D-глюкопиранозид

Хотя все представленные здесь дисахариды состоят из двух колец глюкопиранозы, их свойства отличаются интересным образом.Мальтоза, которую иногда называют солодовым сахаром, образуется в результате гидролиза крахмала. Он примерно на треть слабее тростникового сахара (сахарозы), легко усваивается людьми и ферментируется дрожжами. Целлобиоза получается гидролизом целлюлозы. Он практически не имеет вкуса, плохо усваивается человеком и не ферментируется дрожжами. У некоторых бактерий есть ферменты бета-глюкозидазы, которые гидролизуют гликозидные связи в целлобиозе и целлюлозе. Присутствие таких бактерий в пищеварительном тракте коров и термитов позволяет этим животным использовать целлюлозу в пищу.Наконец, можно отметить, что трегалоза имеет отчетливо сладкий вкус, а гентиобиоза горькая.

Дисахариды, состоящие из других сахаров, известны, но глюкоза часто является одним из компонентов. Два важных примера таких смешанных дисахаридов будут показаны выше, если щелкнуть диаграмму. Лактоза, также известная как молочный сахар, представляет собой соединение галактозы и глюкозы, объединенное в виде бета-гликозида. Это редуцирующий сахар из-за оставшейся в глюкозной части функции полуацеталя. Многие взрослые, особенно из регионов, где молоко не является основным продуктом питания, имеют метаболическую непереносимость лактозы.У младенцев есть пищеварительный фермент, который расщепляет бета-гликозидные связи в лактозе, но производство этого фермента прекращается с отлучением от груди. Сыр меньше подвержен проблеме непереносимости лактозы, поскольку большая часть лактозы удаляется с сывороткой. Сахароза или тростниковый сахар — наш наиболее часто используемый подслащивающий агент. Это невосстанавливающий дисахарид, состоящий из глюкозы и фруктозы, соединенных у аномерного углерода каждого гликозидными связями (одна альфа и одна бета). В показанной здесь формуле кольцо фруктозы повернуто на 180 ° с его обычной точки зрения.
Чтобы изучить модель сахарозы, щелкните здесь

Дополнительные темы
Для краткого обсуждения подсластителей щелкните здесь. Для просмотра примеров некоторых более крупных олигомеров сахаридов щелкните здесь.

Полисахариды

Как следует из названия, полисахариды представляют собой большие высокомолекулярные молекулы, построенные путем соединения моносахаридных единиц вместе гликозидными связями. Иногда их называют гликанами . Наиболее важные соединения этого класса, целлюлоза, крахмал и гликоген, являются полимерами глюкозы.Это легко продемонстрировать катализируемым кислотой гидролизом до моносахарида. Поскольку частичный гидролиз целлюлозы дает различные количества целлобиозы, мы заключаем, что единицы глюкозы в этой макромолекуле соединены бета-гликозидными связями между сайтами C-1 и C-4 соседних сахаров. При частичном гидролизе крахмала и гликогена образуется дисахарид мальтоза вместе с низкомолекулярными декстранами, полисахаридами, в которых молекулы глюкозы соединены альфа-гликозидными связями между C-1 и C-6, а также альфа-C-1 — C-4. ссылки найдены на мальтозе.Полисахариды, построенные из других моносахаридов (например, маннозы, галактозы, ксилозы и арабинозы), также известны, но не будут здесь обсуждаться.

Более половины всего органического углерода в биосфере Земли содержится в целлюлозе . Хлопковые волокна — это, по сути, чистая целлюлоза, а древесина кустов и деревьев состоит примерно на 50% из целлюлозы. Как полимер глюкозы, целлюлоза имеет формулу (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n , где n находится в диапазоне от 500 до 5000, в зависимости от источника полимера.Единицы глюкозы в целлюлозе связаны линейным образом, как показано на рисунке ниже. Бета-гликозидные связи позволяют этим цепям вытягиваться, и эта конформация стабилизируется внутримолекулярными водородными связями. Параллельной ориентации соседних цепей также способствуют межмолекулярные водородные связи. Хотя отдельная водородная связь относительно слаба, многие такие связи, действующие вместе, могут придавать большую стабильность определенным конформациям больших молекул. Большинство животных не могут переваривать целлюлозу в качестве пищи, и в рационе людей эта часть потребляемых нами овощей функционирует как грубые корма и выводится практически без изменений.Некоторые животные (например, коровы и термиты) являются носителями кишечных микроорганизмов, которые расщепляют целлюлозу на моносахаридные питательные вещества с помощью ферментов бета-гликозидазы.
Целлюлоза обычно сопровождается разветвленным аморфным полимером с более низкой молекулярной массой, называемым гемицеллюлозой . В отличие от целлюлозы, гемицеллюлоза имеет слабую структуру и легко гидролизуется разбавленной кислотой или основанием. Также многие ферменты катализируют его гидролиз. Гемицеллюлозы состоят из многих сахаров D-пентозы, главным компонентом которых является ксилоза.Часто присутствуют манноза и маннуроновая кислота, а также галактоза и галактуроновая кислота.

Крахмал представляет собой полимер глюкозы, обнаруженный в корнях, корневищах, семенах, стеблях, клубнях и клубнелуковицах растений в виде микроскопических гранул, имеющих характерные формы и размеры. Большинство животных, включая человека, зависят от этих растительных крахмалов в качестве источника питания. Структура крахмала более сложная, чем у целлюлозы. Неповрежденные гранулы нерастворимы в холодной воде, но при измельчении или набухании в теплой воде они лопаются.

Освободившийся крахмал состоит из двух фракций. Около 20% составляет водорастворимый материал под названием амилоза . Молекулы амилозы представляют собой линейные цепи из нескольких тысяч единиц глюкозы, соединенных альфа-гликозидными связями от C-1 до C-4. Растворы амилозы на самом деле представляют собой дисперсии гидратированных спиральных мицелл. Большая часть крахмала представляет собой вещество с гораздо более высокой молекулярной массой, состоящее почти из миллиона единиц глюкозы и называемое амилопектином . Молекулы амилопектина представляют собой разветвленные сети, построенные из гликозидных связей от C-1 до C-4 и от C-1 до C-6, и по существу нерастворимы в воде.Типичные структурные формулы амилозы и амилопектина будут показаны выше при нажатии на диаграмму. Чтобы увидеть расширенную структуру амилопектина, щелкните еще раз на диаграмме. Разветвление на этой диаграмме преувеличено, поскольку в среднем разветвления возникают только через каждые двадцать пять единиц глюкозы.

При гидролизе крахмала, обычно в результате ферментативных реакций, образуется сиропообразная жидкость, состоящая в основном из глюкозы. Когда кукурузный крахмал является сырьем, этот продукт известен как кукурузный сироп .Он широко используется для смягчения текстуры, увеличения объема, предотвращения кристаллизации и улучшения вкуса продуктов.

Гликоген — это запасной полимер глюкозы, используемый животными. Он имеет структуру, аналогичную амилопектину, но еще более разветвлен (примерно каждая десятая единица глюкозы). Степень разветвления в этих полисахаридах можно измерить ферментативным или химическим анализом.

Для просмотра примеров химического анализа разветвлений щелкните здесь.

Синтетическая модификация целлюлозы

Хлопок, вероятно, наиболее полезное натуральное волокно, представляет собой почти чистую целлюлозу.Производство текстильных изделий из хлопка включает физические манипуляции с сырьем путем прочесывания, расчесывания и прядения отобранных волокон. Для тканей лучший хлопок имеет длинные волокна, а короткие волокна или хлопковая пыль удаляются. Неочищенную целлюлозу также можно получить из древесной массы путем растворения окружающей ее матрицы лигнана. Эти менее желательные источники целлюлозы широко используются для изготовления бумаги.

Чтобы расширить возможности практического использования целлюлозы, химики разработали методы приготовления растворов производных целлюлозы, которые можно формовать в волокна, намазывать в пленку или отливать в различные твердые формы.Ключевым фактором в этих превращениях являются три свободные гидроксильные группы на каждом звене глюкозы в цепи целлюлозы, — [C ₆ H ₇ O (OH) ₃ ] _n -. Этерификация этих функций приводит к полимерным продуктам, обладающим очень разными свойствами по сравнению с самой целлюлозой.

Нитрат целлюлозы , впервые полученный более 150 лет назад путем обработки целлюлозы азотной кислотой, является первым синтетическим полимером, который получил широкое применение. Полностью азотированный состав — [C ₆ H ₇ O (ONO ₂ ) ₃ ] _n -, называемый пушечным хлопком, взрывоопасен и является компонентом бездымного пороха.Частично нитрованная целлюлоза называется пироксилином . Пироксилин растворим в эфире и одно время использовался для изготовления фотопленок и лаков. Высокая горючесть пироксилина вызвала множество трагических пожаров в кинотеатрах в период его использования. Кроме того, при медленном гидролизе пироксилина образуется азотная кислота — процесс, который способствует ухудшению качества пленок для ранних фильмов при хранении.

Ацетат целлюлозы , — [C ₆ H ₇ O (OAc) ₃ ] _n — менее огнеопасен, чем пироксилин, и заменяет его в большинстве приложений.Его получают реакцией целлюлозы с уксусным ангидридом и кислотным катализатором. Свойства продукта зависят от степени ацетилирования. В препаратах неизбежно происходит некоторое укорачивание цепи. Раствор ацетата целлюлозы в ацетоне может быть пропущен через фильеру для образования волокон, называемых ацетатной вискозы , которые могут быть вплетены в ткани.

Вискоза , получают путем образования щелочнорастворимого производного ксантата, из которого можно формовать волокно, реформирующее полимер целлюлозы путем закалки в кислоте.Следующее общее уравнение иллюстрирует эти преобразования. Волокно продукта называется вискоза .

1. Последнее обновление

   16:39, 4 сен 2015

2. Сохранить как PDF

1. Введение
2. Сравните глюкозу и галактозу
3. Авторы

Введение

Глицеральдегид может существовать в двух изомерных формах, которые являются зеркальным отображением друг друга, как показано ниже. Абсолютная конфигурация определяется молекулой слева как D-глицеральдегид. Если альдегидная группа направлена ​​«вверх», группа -ОН должна выступать в правую сторону молекулы для D-изомера. Химики использовали эту конфигурацию D-глицеральдегида для определения семейств оптических изомеров остальных углеводов.Все встречающиеся в природе моносахариды принадлежат к оптическому семейству D. Примечательно, что химия и ферменты всех живых существ могут отличить геометрию одного оптического изомера от другого.

Моносахариды относятся к D-семейству в соответствии с проекцией группы -ОН на вправо на хиральном атоме углерода, который является наиболее удаленным от карбонильной (альдегидной) группы. Это углерод №5, если карбонильный углерод №1.

Примечание. По какой-то причине модель мяча и клюшки не полностью соответствует проекциям групп -ОН на атомах углерода № 2 и 4. Именно так была определена плоская модель Фишера.

Сколько хиральных атомов углерода можно найти? Перечислите их. При необходимости просмотрите Хиральные соединения, чтобы найти определения. Затем проверьте ответ в раскрывающемся меню.

Сравните глюкозу и галактозу

Тщательно исследуйте структуру глюкозы и галактозы.Какая группа -ОН определяет, что они оба являются D-изомером? Затем проверьте ответ в раскрывающемся меню.

Изомеры имеют разное расположение атомов. Какая углеродная связь с -ОН и -Н отличается в глюкозе от галактозы? Это единственное отличие делает изомеры глюкозы и галактозы. Затем проверьте ответ в раскрывающемся меню.

1. Последнее обновление

   12:36, 4 мар 2017

2. Сохранить как PDF

1. Введение
2. Ди- и полиуглеводы
3. Метаболизм
4. Авторы

Введение

Химический состав углеводов наиболее близок к химическому составу функциональных групп спирта, альдегида и кетона.В результате современное определение УГЛЕВОДА состоит в том, что соединения представляют собой полигидроксиальдегиды или кетоны. Химия углеводов усложняется тем фактом, что почти на каждом углероде есть функциональная группа (спирт). Кроме того, углевод может существовать как в линейной, так и в кольцевой структуре. Кольцевые структуры включают две дополнительные функциональные группы: полуацеталь и ацеталь.

Большая часть углеродного цикла происходит, когда углекислый газ превращается в углеводы в процессе фотосинтеза.Углеводы используются животными и людьми в метаболизме для производства энергии и других соединений.

Фотосинтез — это сложная серия реакций, осуществляемых водорослями, фитопланктоном и листьями растений, которые используют энергию солнца. Упрощенная версия этой химической реакции заключается в использовании молекул углекислого газа из воздуха и молекул воды, а также энергии солнца для производства простого сахара, такого как глюкоза, и молекул кислорода в качестве побочного продукта. Затем простые сахара превращаются в другие молекулы, такие как крахмал, жиры, белки, ферменты и ДНК / РНК i.е. все другие молекулы в живых растениях. Все «вещество / материал» растения в конечном итоге производится в результате этой реакции фотосинтеза.

Ди- и полиуглеводы

• Моносахариды содержат одну сахарную единицу, такую ​​как глюкоза, галактоза, фруктоза и т. Д.
• Дисахариды содержат две сахарные единицы. Почти во всех случаях один из сахаров — это глюкоза, а другой сахар — галактоза, фруктоза или другая глюкоза. Обычные дисахариды — это мальтоза, лактоза и сахароза.
• Полисахариды содержат много сахарных звеньев в длинных полимерных цепях из множества повторяющихся звеньев. Самая распространенная единица сахара — глюкоза. Обычные полисахариды — это крахмал, гликоген и целлюлоза.

Таблица 1: Общие углеводы

Метаболизм

Метаболизм происходит у животных и людей после употребления в пищу органических растительных или животных продуктов. В клетках происходит ряд сложных реакций с кислородом, чтобы преобразовать, например, глюкозный сахар в продукты из углекислого газа, воды и ЭНЕРГИИ. Эта реакция также осуществляется бактериями при разложении / разложении отходов на суше и в воде.

Горение происходит, когда любой органический материал вступает в реакцию (сжигается) в присутствии кислорода с выделением продуктов углекислого газа, воды и ЭНЕРГИИ.Органический материал может быть любым ископаемым топливом, таким как природный газ (метан), нефть или уголь. Другие органические материалы, которые воспламеняются, — это дерево, бумага, пластик и ткань.

Вся цель обоих процессов — преобразовать химическую энергию в другие формы энергии, такие как тепло.

1. Последнее обновление

   13:23, 1 июл 2014

2. Сохранить как PDF

без изменения абсолютной конфигурации на C-5, поверните три лиганда H, OH и Ch3OH на C-5 в 1 по часовой стрелке, не перемещая четвертый лиганд. (См. Проекцию Фишера)

1 и 2 оба представляют D-глюкозу, но в 2, в отличие от 1, C-1 и гидроксильная группа на C-5 находятся на одной стороне плоскости бумаги.

Шаг 4 : Игнорируйте, что 2 является проекцией Фишера, и поверните ее по часовой стрелке на 90º.

Шаг 5 : Нарисуйте цепочку атомов вдоль горизонтальной оси следующим образом.

Шаг 6 : Добавьте лиганды с С-2 по С-5 в 4. Лиганды, указывающие вверх на 3, указывают вверх на 4; те, что указывают вниз в 3, указывают вниз в 4.

Шаг 7 : Удалите атом водорода и атом кислорода на C-1 и атом водорода в гидроксигруппе на C-5 в 5 и соедините эти два атома одинарной связью.

Шаг 8 : Добавьте две оставшиеся облигации к C-1 в 6.

Шаг 9: Присоедините атом водорода к связи, направленной вверх, и гидроксигруппу к связи, направленной вниз на C-1 в 7.

Шаг 10: Поменять местами атом водорода и гидроксигруппу на C-1 в 8.

8 и 9 — формулы Хауорта пиранозы D-глюкозы.Если в ациклической форме моносахарида гидроксильная группа, которая взаимодействует с карбонильным углеродом, не находится на хиральном углероде (например: D-фруктоза → пиранозы), пропустите шаг 3.

ЛИПИДЫ

1. Последнее обновление

   20:27, 2 мар 2017

1. Последнее обновление

   20:27, 2 мар 2017

2. Сохранить как PDF

1. Введение
2. Точки плавления насыщенных и ненасыщенных жирных кислот

Амилопектин амилоза — Большая химическая энциклопедия

Крахмал существует в растениях в виде гранул нерастворимого крахмала в цитоплазме. Каждая гранула крахмала содержит смесь двух форм полисахарида, амилозы и амилопектина. Амилоза представляет собой неразветвленный полимер, состоящий из остатков глюкозы, соединенных связями al-4. Амилопектин представляет собой разветвленную форму, большинство составляющих остатков глюкозы соединены связями al-4, но дополнительные связи al-6 возникают через каждые 25-30 остатков, создавая точки ветвления. [Pg.275]

Вещества, обычно встречающиеся в гранулах крахмала, представляют собой амилопектин, амилозу, промежуточные молекулы между амилозой и амилопектином, липиды (включая фосфолипиды и свободные жирные кислоты), моноэфир фосфата и белки / ферменты.Состав и структура амилопектина и амилозы играют важную роль в функциональных свойствах крахмала. Однако липиды, фосфолипиды и фосфатные моноэфирные группы оказывают значительное влияние на функциональные свойства крахмала, даже если они являются второстепенными составляющими. [Pg.201]

Хотя все молекулы амилозы когда-то считались линейными, многие молекулы амилозы не могут быть полностью гидролизованы (3-амилазой. Однако при одновременном или смешанном действии пуллуланазы и бета-амилазы амилоза может полностью гидролизоваться). гидролизуется до мальтозы.150,151 Эти результаты опровергают теорию о том, что неполный гидролиз амилозы с помощью (3-амилазы является результатом ретроградации, т. Е. Образования зоны соединения. Теперь ясно, что неполный гидролиз препарата амилозы с помощью (3-амилазы) обусловлен разветвлением некоторых молекул. (Предел 3-амилолиза амилозы варьируется от 72% до 95%, 152 153 по сравнению с 55-61% для амилопектина. Амилоза большинства зерновых крахмалов, таких как кукуруза, 154 рис, 155 156 пшеница157 и ячмень, 158 дают> 80% (3-амилолиз… [Pg.205]

Используя результаты такого рода исследований, характерную структуру амилозы можно отличить от структуры амилопектина. Амилоза имеет небольшое количество разветвлений и кристаллизуется и выпадает в осадок при образовании комплекса с 1-бутанолом. Сродство амилозы к йоду намного выше (от 18,5 до 21,1), чем сродство амилопектина (от 0,0 до 6,6), 79,152-158,163,169-174, а сродство к йоду амилозы (3-предельный декстрин аналогичен таковому у исходной амилозы. Средняя длина цепи амилозы (3-предельный декстрин намного больше, чем у амилопектина (3-предельный декстрин.160 … [Pg.208]

Крахмал — кормовая база растений. Он состоит из двух компонентов — амилозы и амилопектина. Амилоза состоит из нескольких тысяч единиц глюкозы, связанных α-гликозидными связями между атомами углерода 1 и 4, образуя линейный полимер. Неполный гидролиз амилозы дает дисахарид мальтозу, который также имеет α-гликозидную связь. Хотя амилоза отличается от целлюлозы только стереохимией гликозидных связей между мономерами глюкозы, она имеет совершенно другую форму и совершенно другие физические свойства.[Pg.1111]

Tester, Р. Ф. и Моррисон, В. Р. 1990. Набухание и желатинизация зерновых крахмалов. I. Влияние амилопектина, амилозы и липидов. Cereal Chem. 67 (6) 551-557. [Стр.222]

Крахмал, целлюлоза и муреин — три самых распространенных органических соединения, обнаруженных на Земле. Особый интерес представляет крахмал, поскольку он является исходным материалом для производства ИМО. Крахмал существует в виде смеси амилозы и амилопектина. Амилоза представляет собой линейный полисахарид, состоящий из звеньев D-глюкозы, связанных а- (1 4) друг с другом, а амилопектин представляет собой разветвленный полисахарид, состоящий из звеньев D-глюкозы, связанных а- (1 4), с 5% связей а- ( l— 6) [72].Крахмальный компонент многих растений представляет собой смесь амилозы и амилопектина, хотя крахмалы восковых сортов кукурузы, риса, сорго и ячменя полностью состоят из амилопектина. [Pg.1195]

Альфа-амилаза слюны (α-амилаза) является основным белком, секретируемым слюной, и кодируется геном амила на хромосоме 1. Это эндогликогидролаза, что означает, что она гидролизует внутренний al -> 4 глюкозид. связи. Его основным субстратом является крахмал, состоящий исключительно из глюкозы в двух формах: амилозы и амилопектина.Амилоза представляет собой линейный полимер глюкозы, соединенный связями al -> 4 (рис. 12.10a). А-амилаза … [Pg.219]

Около 75% проклеивающих агентов, используемых сегодня во всем мире, состоят из крахмала и его производных из-за его низкой стоимости. Химически крахмал состоит из амилозы и амилопектина. Молекула амилозы имеет форму спирали с шестью единицами глюкозы на оборот (рис. 3-1). Амилоза с низким молекулярным весом является водорастворимой … [Стр.69]

Летучий продукт Крахмал Амилопектин Амилоза D-глюкоза… [Pg.339]

Более прямым источником энергии для животных является крахмал, содержащийся во многих продуктах питания. Крахмал представляет собой смесь вододиспергируемой фракции амилозы и второго компонента амилопектина. Амилоза — это полисахарид, состоящий из примерно 100 и нескольких тысяч единиц D-глюкозы, соединенных (1,4) -гликозидными связями (рис. 25.9). [Стр.994]

Гидроксид аммония Сульфид аммония Амилаза Амилаза, альфа-амилаза, п-амилаза, изо-амилодекстрин Амилопектин Амилоза .