🗊Презентация Сложные углеводы. Олигосахариды и полисахариды

БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Лекция 6 Сложные углеводы. Олигосахариды и полисахариды Лектор: доктор биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии Степанова Ирина Петровна

ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ЦЕЛИ ЛЕКЦИИ ОБУЧАЮЩАЯ: сформировать знания о классификации, строении и реакционной способности сложных углеводов. РАЗВИВАЮЩАЯ: расширить кругозор обучающихся на основе интеграции знаний, развить логическое мышление. ВОСПИТАТЕЛЬНАЯ: содействовать формированию у обучающихся устойчивого интереса к изучению дисциплины.

ПЛАН ЛЕКЦИИ ПЛАН ЛЕКЦИИ Олигосахариды Гомополисахариды Гетерополисахариды Гликопротеины

Олигосахариды Олигосахариды

Классификация олигосахаридов Классификация олигосахаридов По числу моносахаридных звеньев: дисахариды, трисахариды, тетрасахариды, пентасахариды и т.д. По восстанавливающей способности: восстанавливающие, невосстанавливающие.

Дисахариды

Структура дисахаридов Структура дисахаридов

Тип гликозидной связи

Дисахариды По строению и химическим связям дисахариды делят на 2 типа: I. восстанавливающие (мальтоза, лактоза, целлобиоза), II. невосстанавливающие (сахароза).

Восстанавливающие дисахариды Восстанавливающие дисахариды – это соединения I типа, в которых гликозидная связь образована за счет выделения воды из полуацетального гидроксила одной молекулы моносахарида и спиртовой OH-группы другого. За счет оставшегося полуацетального гидроксила второго моносахарида сохраняется возможность раскрытия цикла, перехода циклической формы в оксикарбонильную и проявления, таким образом, восстановительных свойств.

Мальтоза

Лактоза Лактоза (от лат. lactis - молоко) (b-D-галактопиранозил-(1→4)-D-глюкопираноза) – молочный сахар; состоит из остатков β,D-галактопиранозы и D-глюкозы, связь между остатками β(1→4)-гликозидная.

Лактоза

Лактоза

Лактоза

Целлобиоза Целлобиоза (b-D-глюкопиранозил-(1→4)-D-глюкопираноза) состоит из остатков β,D-глюкопиранозы и D-глюкозы, связь между остатками β (1→4)-гликозидная.

Невосстанавливающие дисахариды Соединения II типа (сахароза) образуются за счет выделения воды при участии полуацетальных гидроксилов обоих моносахаридов. Отсутствие свободной полуацетальной группы свидетельствует об отсутствии восстановительной способности.

Дисахариды Сахароза (тростниковый сахар, свекловичный сахар) (b-D-фруктофуранозил-a-D-глюкопиранозид)

Сахароза

Сахароза

Номенклатура дисахаридов Номенклатура дисахаридов

Физические свойства дисахаридов Физические свойства дисахаридов Физические свойства дисахаридов практически не отличаются от свойств моносахаридов. Согласно условной шкале сладостей: сахароза 100 фруктоза 173 глюкоза 74 мальтоза 32 талин (белок) 200000.

Химические свойства дисахаридов Химические свойства дисахаридов 1) В присутствии кислот или ферментов легко гидролизуются с образованием двух молекул моносахаридов:

Химические свойства дисахаридов

Химические свойства дисахаридов

Химические свойства дисахаридов

3. Образование гликозидов, простых и сложных эфиров и хелатных комплексных соединений с ионами меди(II). 3. Образование гликозидов, простых и сложных эфиров и хелатных комплексных соединений с ионами меди(II). Как и моносахариды, восстанавливающие дисахариды способны проявлять эти свойства, так как именно у них есть свободная полуацетальная OH-группа.

Лактулоза Лактулоза (b-D-галактопиранозил-(1→4)-D-фруктофураноза) – синтетический стереоизомер лактозы. В природе не встречается.

Полисахариды

Полисахариды По составу полисахариды делят на: гомополисахариды - биополимеры, образованные из остатков одного моносахарида; гетерополисахариды, образованные из остатков разных моносахаридов.

Крахмал

Крахмал

Крахмал Крахмал - это смесь двух полисахаридов: амилозы (10-20%) и амилопектина (80-90%).

Амилоза

Амилоза

Крахмал Крахмал

Применение крахмала Крахмал относится к разрывающим и разрыхляющим веществам. Сухие зерна крахмала в водной среде набухают, увеличиваются в объеме и разрывают таблетку. Кроме того, зерна крахмала имеют округлую форму, вследствие чего при прессовании смеси в таблетках остаются поры, через которые проникает вода, способствующая распадению или растворению таблетки.

Крахмал

Химические свойства крахмала Схема гидролиза: C6H10O5n + m H2O (-амилаза) декстрины + q H2O (-амилаза) мальтоза + Н2О (мальтаза) n C6H12O6 глюкоза.

Крахмал Глюкоза из кишечника по воротной вене поступает в печень, где участвует в синтезе гликогена, или кровью переносится к различным органам и тканям, где окисляется, выделяя энергию.

Гликоген или животный крахмал Гликоген является структурным и функциональным аналогом крахмала. Он содержится во всех животных тканях, особенно много в печени (до 20%) и мышцах (до 4%). Молекулярная масса гликогена может достигать 10-12 тыс. и даже 1 млн. а.е.м.

Химические свойства гликогена Все процессы жизнедеятельности сопровождаются мобилизацией гликогена, т.е. его гидролитическим расщеплением до глюкозы. Схема гидролиза: C6H10O5n + n H2O (-амилаза) n C6H12O6 2. С раствором иода гликоген даёт окрашивание от винно-красного до бурого цвета.

Клетчатка или целлюлоза Клетчатка (лат. cellula – клетка) - это структурный гомополисахарид растительного происхождения, являющийся основой опорных тканей растений.

Структурной единицей клетчатки является ,D-глюкопираноза, звенья которой связаны (14)-гликозидными связями.

Целлюлоза

Целлюлоза

Бактериальная целлюлоза Бактериальная целлюлоза

Химические свойства целлюлозы 1.Из сложных углеводов только клетчатка не расщепляется в тонком кишечнике из-за отсутствия необходимых ферментов; в толстом кишечнике она частично гидролизуется под действием ферментов микроорганизмов.

2. Образование сложных эфиров 2. Образование сложных эфиров а) Реакция нитрования

Химические свойства целлюлозы

Химические свойства целлюлозы Химические свойства целлюлозы б) Ацилирование

Гемицеллюлозы Гемицеллюлозы Гемицеллюлозы (полуклетчатки) - полисахариды встречающиеся в одеревеневших частях растений: древесине, соломе, ореховой скорлупе, кукурузных початках. Очень много гемицеллюлоз содержится в отрубях. Гемицеллюлозы состоят из остатков различных моносахаридов и имеют особые названия: маннаны, галактаны, ксиланы, арабаны.

Гемицеллюлозы

Хитин

Деацилированный хитин – ХИТОЗАН. Деацилированный хитин – ХИТОЗАН.

Хитозан Один из источников получения хитозана — панцири ракообразных.

Хитозан

Декстраны Декстраны – группа бактериальных полисахаридов, состоящих из остатков α,D- глюкопиранозы. Молекулы декстранов имеют разветвленные цепи.

Декстраны Декстраны

Гумми (камеди) и слизи Гумми (камеди) и слизи В эту группу полисахаридов входят углеводы, образующие чрезвычайно вязкие и клейкие растворы. Типичными представителем камедей являются наплывы, выделяемые в местах повреждений деревьев семейства Розоцветные – вишнями, сливами, черёмухами и т.д. Слизи содержатся в льняных семенах и зёрнах ржи. Камеди вишнёвого клея состоят из остатков D-галактозы, D-маннозы, D-арабинозы, D-ксилозы и D-глюкуроновой кислоты.

В медицине камеди применяются как вспомогательные вещества, которые уменьшают раздражение, вызываемое некоторыми лекарственными веществами, и понижают всасывание. В медицине камеди применяются как вспомогательные вещества, которые уменьшают раздражение, вызываемое некоторыми лекарственными веществами, и понижают всасывание.

Камеди Аравийскую камедь (Gummi arabicum) собирают из естественных трещин или из надрезов стволов акаций. Используют как обволакивающее средство при лечении энтероколитов и колитов, гастритов, заболеваний печени и мочевыводящей системы, также как смягчающее, болеутоляющее и заживляющее средство для кожи и слизистых.

Пектиновые вещества Пектиновые вещества

Пектиновые вещества

Пектиновые вещества используют для капсулирования лекарств, а также в составе фарм. препаратов. Пектиновые вещества используют для капсулирования лекарств, а также в составе фарм. препаратов.

Полисахариды, выделяемые из водорослей Полисахариды, выделяемые из водорослей Агар-агар – высокомолекулярный полисахарид, содержащийся в красных водорослях.

Каррагинан – сульфатированный полисахарид, построенный из остатков галактозы. Получают из красных водорослей. Каррагинан – сульфатированный полисахарид, построенный из остатков галактозы. Получают из красных водорослей.

Полисахариды соединительной ткани (мукополисахариды) Полисахариды соединительной ткани (мукополисахариды) Соединительная ткань выполняет опорную, трофическую (питательную) и защитную функции. К соединительной ткани относят подкожную клетчатку, сухожилия, связки, кости, хрящи, стенки крупных кровеносных сосудов, роговицу. К соединительной ткани относят также кровь и лимфу.

Хондроитинсульфаты Макромолекулы хондроитинсульфатов строятся из остатков дисахаридов, соединённых (14)-гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент включает остатки ,D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-,D-глюкозаминфосфата, соединенных (13)- гликозидной связью.

Гиалуроновая кислота Макромолекула гиалуроновой кислоты строится из остатков дисахаридов, соединённых (14)-гликозидными связями. Дисахаридный фрагмент включает остатки ,D-глюкуроновой кислоты и N-ацетил-,D-глюкозамина, соединённых (13)- гликозидной связью.

Гиалуроновая кислота За счёт большого числа карбоксильных групп макромолекула связывает значительное количество воды, поэтому растворы гиалуроновой кислоты обладают повышенной вязкостью. С этим связана ее барьерная функция, обеспечивающая непроницаемость соединительной ткани для болезнетворных бактерий. В комплексе с полипептидами гиалуроновая кислота входит в состав стекловидного тела глаза, суставной жидкости, хрящевой ткани.

Полигликаны

Гиалуроновая кислота вместе с хондроитин-сульфатом образуют очень сложные агрегаты, напоминающие ёрш для мыться бутылок. Гиалуроновая кислота вместе с хондроитин-сульфатом образуют очень сложные агрегаты, напоминающие ёрш для мыться бутылок.

В составе таких структур-ершей встречаются кератансульфаты I и II, состоящие из повторяющихся звеньев {D-Галактоза – N-ацетил-D-глюкозамин} и содержащие сульфатные остатки. В составе таких структур-ершей встречаются кератансульфаты I и II, состоящие из повторяющихся звеньев {D-Галактоза – N-ацетил-D-глюкозамин} и содержащие сульфатные остатки. Гепарин (от лат. hepar – печень) содержит остатки ацетилированного или сульфированного D-глюкозамина, D-глюкуроновой и L-идуроновой кислот. Гепарин содержится в клеточных стенках кровеносных сосудов, выполняя антикоагулянтную функцию. Гепарансульфат состоит из остатков тех же моносахаридных производных. Преобладающей является L-идуроновая.

Гетерополисахариды

Мурамин Мурамин Мурамин образует пептидогликан муреин, из которого построены клеточные стенки бактерий.

Гликопротеины Гликопротеины Гликопротеины - это смешанные углеводсодержащие биополимеры, в которых белковая молекула связана с углеводами - олигосахаридами. Для них характерно низкое содержание углеводов.

Гликопротеины Муцины (от лат. mucos – слизь) - это гликопротеины, в небелковой части которых содержится глюкозамин, сиаловая кислота, N-ацетил-D-галактозамин и остаток серной кислоты. Муцины входят в состав слюны, секретов кишечника и бронхов. Их присутствие в растворе обеспечивает высокую вязкость среды.

Вопросы для самоконтроля

Спасибо за Ваше внимание!