WĘGLOWODANY - CUKRY
Cukry - materiał energetyczny i strukturalny.
3) wielocukry – polisacharydy – skrobia(C6H10O5) n n=300 do 400, celuloza (C6H10O5) n n=100 do 10 000
CUKRY PROSTE - nie hydrolizują na mniejsze cząsteczki składowe glukoza, ryboza
Pentozy : Ksyloza, arabinoza
Heksozy : Glukoza - aldozy cukry zawierające grupę aldehydową (C1) Fruktoza (izomery)- ketozy cukry zawierające grupę ketonową (C2) rozróżnienie przez reakcję z wodą bromowąWystępują w: owocach, miodzienie wymagają trawienia, szybko wchłaniane, poziom we krwi podnosi się szybko,
CUKRY ZŁOŻONE
Oligosacharydy - dwucukry - stosuje się w lekach, produktach spożywczych sacharoza (gluk. + frukt.) rozkładana w jelicie cienkim-Laktoza (cukier mleczny)
-Maltoza (w piwie), rozkład słodu w chlebie
-Stachioza,
-Werbaskoza
Związki optycznie czynne - związek skręcający płaszczyznę polaryzacji światła spolaryzowanego.
Anomeryczne formy cukrów dwa izomery o budowie cyklicznej, różniące się położeniem grupy hydroksylowej przy węglu C1 (w aldozach) lub C2 (w ketozach) a-D(+)glukoza i b-D(+)glukoza; względem siebie są diastereoizomerami
Mutarotacja - zjawisko zmiany kąta skręcenia płaszczyzny polaryzacji roztworu formy anomerycznej (np. a-D(+)glukoza +112°; po pewnym czasie od momentu rozpuszczenia zmienia się na +52,7°, zaś b-D(+)glukoza +19° po pewnym czasie od momentu rozpuszczenia zmienia się na +52,7°) mutarotacja - zmienna skręcalność;
Wynik ustalenia się równowagi między formą a i b anomerów w roztworze, następuje poprzez formę łańcuchową
Glukoza - jest związkiem szeroko rozpowszechnionym w przyrodzie, powstaje w roślinach zielonych w procesie fotosyntezy: 6 CO2 + 6 H2O à C6H12O6 + 6 O2. Jest podstawowym źródłem energii w organizmach zwierzęcych. Jest rozprowadzana przez krew do komórek, gdzie ulega wieloetapowym przemianom. W końcowym etapie, wskutek doprowadzania dostatecznie dużej ilości tlenu, następuje jej całkowite utlenianie i wydzielanie bardzo dużej ilości energii. Dzięki tej energii komórki wykonują pracę i organizm prawidłowo funkcjonuje. Jeśli organizm jest niedotleniony, nie następuje utlenienie glukozy, nie wydziela się energia komórki i nie wykonuje pracy- organizm odczuwa zmęczenie.
Równanie reakcji biologicznego utleniania glukozy jest następujące:
C6H12O6 + 6 O2 à 6 CO2 + 6 H2O + energia
Węglowodany są historyczną nazwą grupy związków naturalnych, dających się opisać wzorem elementarnym CH2O, co sugerowało, że głównie zbudowane są z węgla i wody - stąd nazwa. Późniejsze badania wykazały, że wzór elementarny CH2O odpowiada wzorom cząsteczkowym (CH2O)n i jest najmniej ważną cechą wspólną związków tej grupy. Węglowodany stanowią jeden z ważniejszych elementów przyrody ożywionej.
- Powstają z wody i dwutlenku węgla w liściach zawierających katalizator tej reakcji (chlorofil) pod wpływem działania energii promieniowania elektromagnetycznego (światła) w procesie fotosyntezy.
- Najpopularniejsze węglowodany roślinne to skrobia i celuloza (polisacharydy) oraz cukry proste (glukoza, fruktoza, mannoza, galaktoza) i dwucukier - sacharoza (cukier spożywczy). Wraz z rośliną dostają się do organizmów zwierzęcych, gdzie są hydrolizowane do cukrów prostych i częściowo spalane do CO2 i H2O, wyzwalając przy tym energię, pobraną wcześniej w procesie fotosyntezy.
- Nadmiar cukrów prostych łączy się w wątrobie w zwierzęcy cukier zapasowy - glikogen, który stanowi zapasowe źródło energii dla organizmu.
- Ponadto w przemianach biochemicznych z glukozy wytwarzają się tłuszcze, a częściowo także białka, poprzez powstawanie aminokwasów w reakcjach ze związkami zawierającymi azot. Zatem węglowodany w różnych swoich postaciach stanowią zarówno materiał energetyczny ("paliwo" dla organizmu) jak i biorą udział w powstawaniu materiału budulcowego, jakim jest białko.
Podstawowe cząsteczki cukrów, tzw. cukry proste, monosacharydy - to wielohydroksyaldehydy lub wielohydroksyketony (C2). Obecność grupy aldehydowej powoduje, że są to związki łatwo się utleniające (silne reduktory), dające charakterystyczne reakcje z odczynnikami Tollensa i Fehlinga. Identycznie zachowują się cukry z grupą ketonową, bowiem reakcje utlenienia są charakterystyczne również dla a-hydroksyketonów.
Grupy funkcyjne zawarte w cząsteczce monocukru powodują, że cząsteczka może reagować z drugą cząsteczką cukru - inną lub taką samą, tworząc oligosacharydy i polisacharydy.
Glukoza tworząc strukturę pierścieniową wewnętrznego hemiacetalu (reakcja grupy aldehydowej z grupą alkoholowa węgla C5) powoduje powstanie nowego centrum chiralności przy węglu C1, dając izomeryczne formy a i b (anomery).
Najbardziej znany cukier, czyli cukier spożywczy - sacharoza, zbudowany jest z cząsteczki glukozy i fruktozy, połączonych wiązaniem nie C1-O-C'4 a C1-O-C'2. W ten sposób zablokowane są obie grupy karbonylowe i sacharoza nie jest cukrem redukującym.
Drugi przykład: dwucukier maltoza zbudowany jest z dwu cząsteczek glukozy połączonych wiązaniem C1-O-C'4.
Dwucukier celobioza zbudowany jest niemal identycznie, a różnica polega jedynie na tym,
że cząsteczka glukozy wchodząca w skład cząsteczki maltozy to anomer a (C1-),
natomiast glukoza w cząsteczce celobiozy to anomer b (C1-).
Konsekwencją tak niewielkiej różnicy w strukturze chemicznej jest fakt hydrolizowania maltozy przez enzym zwany maltazą, który nie powoduje hydrolizy celobiozy; natomiast celobioza ulega hydrolizie pod wpływem enzymu emulsyny (b-glukozydaza), nieaktywny w stosunku do maltozy.
Ponadto zarówno maltoza jak i celobioza, mając "wolny" karbonyl drugiej cząsteczki glukozy (C1-) mogą występować jako anomer a i b.
kwasy cukrowe kwasy dwukarboksylowe, powstałe przez utlenienie na obu końcach cząsteczki cukru kwas glukarowy (utlenienie glukozy) HOOC-(CH-OH)4-COOH
kwasy uronowe aldehydokwasy, otrzymane przez utlenienie końcowego węgla cząsteczki cukru z pozostawieniem nienaruszonej grupy aldehydowej kwas glukuronowy (utlenienie glukozy na węglu C6).
kwasy aldonowe powstałe przez utlenienie grupy aldehydowej kwas glukonowy
DWUCUKRY - są to cząsteczki powstałe przez połączenie glikozydowe jednej cząsteczki cukru z grupą alkoholową drugiej cząsteczki.
MALTOZA powstaje jako jeden z produktów hydrolizy policukru - skrobii. Hydroliza skrobii do maltozy jest katalizowana przez enzym diastazę, zawarty w słodzie (kiełkującym jęczmieniu). Z kolei hydrolizę maltozy do glukozy katalizuje enzym zwany maltazą, zawarty w drożdżach.
Ponieważ karbonyl podłączonej D-glukozy jest wolny, maltoza jest dwucukrem redukującym i ulega mutarotacji oraz tworzy osazon. 4-O-(a-D- glukopiranozylo) - D - glukopiranoza
CELOBIOZA
Celobioza jest produktem hydrolizy celulozy. Składa się z dwóch cząsteczek glukozy, podobnie jak maltoza, i podobnie jak maltoza jest cukrem redukującym. Różnica między celobioza a maltozą polega na sposobie połączenia dwóch cząsteczek glukozy. O ile maltoza jest glukozydem a - glukozy to celobioza jest pochodną jej anomeru b. Ta drobna róznica w budowie powoduje, że jest ona niewrażliwa na działanie maltazy, ulega natomiast hydrolizie do dwóch cząsteczek glukozy pod wpływem enzymu b- glukozydazy
4-O-(b-D- glukopiranozylo) - D - glukopiranoza
Zastosowanie w farmacji:
1. Odżywcze, dietetyczne
2. Źródła cukrów prostych
3. Do produkcji tabletek
4. Zasypki, pudry , maści
5. Środki krwiozastępcze
6. Związki przeciwzakrzepowe,
7. Kolodium
8. Stabilizatory emulsji
WIELOCUKRY = POLISACHARYDY
Polisacharydy: skrobia, celuloza, glikogen, śluzy,
pektyny, mukopolisacharydy
- Cukry złożone, powstałe prze kondensację wielu cząsteczek cukrów prostych.
Cząsteczki tych polisacharydów zbudowane są z setek, a czasem nawet tysięcy jednostek glukozowych (D-(+)glukozy). Cząsteczki glukozy w wielocukrach są powiązane wiązaniami glikozydowymi, a sposób wiązania i odmiana anomeryczna warunkują właściwości poszczególnych policukrów.
Celuloza – jest elementem strukturalnym ścian komórkowych,
otaczających komórkę roślinną zbudowana jest z cząsteczek glukozy, połączonych wiązaniem β-glikozydowym.
Nie rozpuszcza się w wodzie.
Ludzie nie posiadają enzymów umożliwiających trawienie celulozy, jest ona jednak niezbędnym elementem pożywienia, jako tzw. składnik włókna w diecie, ułatwiającego właściwe funkcjonowanie przewodu pokarmowego
drażni jelita- zapobiega zaparciem, obniża poziom cholesterolu.
Celulozę stosuje się :w papiernictwie, w produkcji sztucznego jedwabiu, w lakierach.
W celulozie długie, nierozgałęzione łańcuchy, utworzone przez połączenie cząsteczek glukozy wiązaniem C1-O-C'4, tworzą spirale, które na kształt splecionych lin tworzą sztywne, wytrzymałe mechanicznie struktury. Wszystkie wiązania glikozydowe w celulozie są wiązaniami b-glikozydowymi.
W celulozie na każdą jednostkę glukozową przypadają trzy wolne grupy hydroksylowe. Dzięki temu można cząsteczkę celulozy modyfikować - np. estryfikować kwasem azotowym(V) (nitroceluloza, tzw. bawełna strzelnicza) lub kwasem octowym (octan celulozy), bądź w reakcji z dwusiarczkiem węgla CS2 przeprowadzić w ksantogenian (sztuczny jedwab, celofan).
Gossypium depuratum – bawełna, wata oczyszczona
Carbo medicinalis
SKROBIA – jest substancją zapasową roślin, zbudowana z jednostek α - glukozy. Skrobia magazynowana jest u roślin w postaci ziaren w organellach zwanych plastydami. Hydroliza skrobi i uwalnianie glukozy zaspokaja zapotrzebowanie komórki na energię niezbędną do aktywności metabolicznej.
...
Martusia340