Лекция Углеводы
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 C m H 2 n O n (m и n ³3).
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 С 6 Н 12 О 6 .
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:
(С 5 Н 11 О 5)СОН+2OH®(C 5 H 11 O 5)COONH 4 +2Ag¯+3NH 3 +H 2 O
3) Глюкоза окисляется бромной водой в глюконовую кислоту:
(С 5 Н 11 О 6)СОН+Br 2 +Н 2 O®(С 5 Н 11 O 5)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 NaHSO 3 ;
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:
3) Неполное окисление многоатомных спиртов.
4) Синтез из формальдегида в присутствии гидроксида кальция (предложен А. М. Бутлеровым в 1861 г.):
Физические свойства
Моносахариды представляют собой твердые вещества, способные кристаллизоваться, гигроскопичны, хорошо растворимы в воде. Водные растворы их имеют нейтральную реакцию на лакмус, большинство - сладкие на вкус. В спирте растворяются плохо, в эфире нерастворимы.
Глюкоза - бесцветное кристаллическое вещество, сладкое на вкус, хорошо растворимо в воде. Из водного раствора ее выделяют в виде кристаллогидрата С 6 Н 12 О 6 Н 2 О.
Химические свойства
Химические свойства моносахаридов обусловлены наличием в их молекулах различных функциональных групп.
1. Окисление моносахаридов:
(С 5 Н 11 O 6)СОН+2OH®(C 6 H 11 O 5)COONH 4 +2Ag¯+3NH 3 +H 2 O
2. Реакция спиртовых гидроксидов:
а) взаимодействие с гидроксидом меди (II) с образованием алкоголята меди (II);
б) образование простых эфиров;
в) образование сложных эфиров при взаимодействии с карбоновыми кислотами - реакция этерификации. Например, взаимодействие глюкозы с уксусной кислотой или ее хлорангидридом:
3. Образование гликозидов (см. выше).
4. Брожение. Брожение - это сложный процесс, при котором происходит расщепление моносахаридов под влиянием различных микроорганизмов. Различают брожение:
а) спиртовое:
Химические свойства глюкозы показаны также в табл. 41.
Применение глюкозы
Глюкоза - ценный питательный продукт. В организме она подвергается сложному биохимическому превращению, при этом высвобождается энергия, которая накапливается в процессе фотосинтеза, который протекает ступенчато, и поэтому энергия выделяется медленно (см. рис. 51).
Большое значение имеют процессы брожения глюкозы. Например, при квашении капусты, огурцов, скисании молока происходит молочнокислое брожение глюкозы, так же как при силосовании кормов. Широко используется на практике спиртовое брожение глюкозы, например, при производстве пива.
Фруктоза
Фруктоза имеет такую же, как и глюкоза, молекулярную формулу (С 6 Н 12 О 6), но является не полиоксиальдегидом, а полиоксикетоном. Молекула фруктозы содержит три асимметрических атома углерода, причем конфигурация у них такая же, как и у соответствующих атомов в молекуле глюкозы. Итак, фруктоза - изомер и «близкий родственник» глюкозы. Она хорошо растворима в воде, имеет сладкий вкус (примерно в 3 раза слаще глюкозы).
Фруктоза также наиболее часто встречается в циклических формах (a- или b-), но, в отличие от глюкозы, в пятичленных. В водных растворах фруктозы имеет место равновесие:
Фруктоза и глюкоза в больших количествах содержатся в сладких фруктах, пчелином меде.
Тема урока
Ход урока:
1. Организационный момент
Приветствие. Отметка отсутствующих. Проверка готовности к уроку. Подготовка к работе.
Здравствуйте! На предыдущих уроках мы изучали моносахариды - гексозы. Но мир моносахаридов очень многообразен и кроме гексоз большое значение имеют пентозы.
2. Создание мотивации к изучению темы
Сегодня нам предстоит познакомиться с:
Классификацией пентоз,
Физическими свойствами,
Особенностями строения альдопентоз,
Биологической ролью пентоз в организме человека.
3. Повторение опорных знаний
Прежде чем перейти к изучению новой темы, вспомним, что мы изучали на прошлых занятиях.
Повторим следующие понятия: моносахариды, гексозы, альдогексозы, кетогексозы.
Студенты дают определения понятиям.
Моносахариды - это простые углеводы, не подвергающиеся гидролизу.
Гексозы - это моносахариды, содержащие 6 атомов углерода.
Альдогексозы - это гексозы, содержащие функциональную группу альдегидов.
Кетогексозы- это гексозы, содержащие функциональную группу кетонов.
Теперь необходимо ответить на следующие вопросы:
Задаются вопросы.
Какие вещества относят к углеводам?
Предполагаемый ответ: глюкоза, фруктоза, лактоза, крахмал, целлюлоза, мальтоза, рибоза.
Что служит источником углеводов?
Предполагаемый ответ: источником углеводов являются растения, в листьях которых под действием солнечной энергии протекает фотосинтез.
Какие углеводы относят к моносахаридам?
К каким классам веществ относится глюкоза по своему химическому строению?
Предполагаемый ответ: глюкоза относится к альдегидоспиртам.
Перечислите известные вам процессы брожения глюкозы.
Предполагаемый ответ: спиртовое, молочнокислое, маслянокислое брожение.
Какова роль глюкозы в жизни живых организмов?
Предполагаемый ответ: является источником энергии.
4. Изучение нового материала
Молекулы моносахаридов могут содержать от трех до десяти атомов углерода.
Ребята, давайте вспомним классификацию моносахаридов в зависимости от числа атомов углерода в молекуле.
Один студент выходит к доске и записывает в виде схемы классификацию моносахаридов.
Задаются вопросы.
Какие моносахариды из этой классификации вы уже изучали?
Предполагаемый ответ: гексозы.
Каков химический состав гексоз? Напишите формулу.
Предполагаемый ответ: С 6 Н 12 О 6.
Приведите примеры гексоз, которые мы изучали.
Предполагаемый ответ: глюкоза, фруктоза.
Объяснение схемы.
К триозам относятся молочная и пировиноградная кислоты, участвующие в процессах брожения и окисления, происходящих в живых организмах.
К тетрозам в первую очередь относится эритроза, активно участвующая в протекающих в организме процессах обмена веществ, она является посредником прежде всего в процессах фотосинтеза и выпрямляет кольцевидную форму молекул углеводов.
Сегодня мы будем изучать пентозы.
Задается вопрос.
Каков химический состав пентоз? Напишите формулу.
Предполагаемый ответ: С 5 Н 10 О 5.
Из пентоз состоят клетки животных и растительных организ-мов — это рибоза и дезоксирибоза. Они входят в состав нуклеиновых кислот: рибоза входит в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), дезоксирибоза - дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)
Итак, сформулируйте тему урока.
Студенты формулируют тему урока.
Тема урока: «Пентозы. Рибоза и дезоксирибоза как представители альдопентоз».
Все пентозы в зависимости от наличия кето- или альдогруппы делятся на кетопентозы (рибулоза, ксилулоза) и альдопентозы (рибоза, арабиноза, ксилоза, ликсоза).
Запись схемы на доске.
Объяснение схемы.
Изомер рибозы — рибулоза в виде фосфорного эфира участвует в обмене углеводов.
В растениях в обмене углеводов участвует и ксилулоза в виде фосфорного эфира.
Наибольший интерес представляют альдопентозы.
Рибоза играет очень важную роль в живых организмах. Она входит в состав РНК, нуклеотидов, витаминов, коферментов. Ее фосфорные эфиры участвуют в обмене углеводов.
Задается вопрос.
Какие функциональные группы входят в состав альдопентоз?
Предполагаемый ответ: группы альдегидов и спиртов.
Как с помощью качественных реакций подтвердить наличие функциональных групп в альдопентозах?
Предполагаемый ответ: реакция серебряного зеркала (альдегидная группа), реакция со свежеприготовленным гидроксидом меди (11) (спиртовая группа).
Для выяснения особенностей свойств и строения рибозы и дезоксирибозы заполним таблицу, используя опорный конспект, который у каждого на парте (Приложения А, Б).
| п / п | Признак | Рибоза | Дезоксирибоза |
| Кем и когда открыто вещество | 1905 г. | Фибус Ливен, 1929 г. |
|
| Физические свойства | Бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. | Бесцветное кристаллическое вещество, хорошо растворимое в воде. |
|
| Формула | C 5 H 10 O 5 | C 5 H 10 O 4 |
|
| Ациклическая форма |
|
|
|
| Циклическая форма |
|
|
|
| Нахождение в природе | Не встречается в свободном виде; Составная часть олиго- и полисахаридов; Находится в коже и слюнных железах животных; Входит в состав РНК (рибонуклеиновых кислот), Витамина В 2 ; - компонент АТФ (аденозинтрифосфорной кислоты). | Не встречается в свободном виде. - составная часть нуклеопротеидов, которыми богаты мясные и рыбные продукты; Входит в состав ДНК (дезоксирибонуклеиновых кислот). |
|
| Биологическая роль | Перенос информации и энергии, а также некоторых коферментов и бактериальных полисахаридов. Участвует в синтезе белков и передаче наследственных признаков. | Для синтеза нуклеиновых кислот. Она является составным компонентом нуклеотидных коферментов, играющих важную роль в метаболизме живых существ. Участвуют в синтезе белков и передаче наследственных признаков. |
|
| Применение | Рибоза выпускается в виде отдельной спортивной пищевой добавки. | Нет информации по применению. |
Объяснение таблицы.
Особенности рибозы и дезоксирибозы.
Состав дезоксирибозы не отвечает формуле С n (Н 2 О) m , считавшейся общей формулой всех углеводов.
Дезоксирибоза отличается от рибозы отсутствием в молекуле одной гидроксильной группы (оксигруппы), которая заменена атомом водорода. Отсюда и произошло название вещества (дезоксирибоза).
Структурные формулы точно указывают, при каком именно атоме углерода дезоксирибозы нет гидроксильной группы.
Подобно глюкозе молекулы пентоз существуют не только в альдегидной, но и в циклической форме. Замыкание кольца в них можно представить аналогичным образом. Отличие будет лишь в том, что карбонильная группа взаимодействует с гидроксилом не пятого, а четвертого атома углерода, и в результате перегруппировки атомов образуется не шестичленный, а пятичленный цикл.
5. Закрепление знаний
Студенты выполняют тест. Приложение А.
Студенты обмениваются тетрадями и сверяют свои ответы с верными, которые записаны на доске. Выставляют оценки друг другу.
Ответы к тесту.
1) Б,
2) В, Г,
3) А, Д,
4) А,
5) А.
6. Подведение итога урока
На этом уроке вы рас-смот-ре-ли тему « Пентозы. Рибоза и дезоксирибоза как представители альдопентоз ». В ходе за-ня-тия вы смог-ли углу-бить свои зна-ния об углеводах, узна-ли об особенностях строения рибозы и дезоксирибозы, а также об их биологической роли в организме человека.
Оценивание работы студентов. Выставление оценок.
7. Домашнее задание
Объяснение выполнения домашнего задания.
Подготовить сообщение на тему «Состав нуклеиновых кислот РНК и ДНК».
ПРИЛОЖЕНИЕ А
РИБОЗА
Рибоза - моносахарид из группы пентоз; бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. Открыта в 1905 году. Её формула С 5 Н 10 О 5 .
Моносахариды с пятью атомами углерода и пятью атомами кислорода не встречаются в природе в свободном виде, но являются важными составными частями олиго- и полисахаридов, содержащихся, например, в древесине.
В форме белковых соединений рибоза находится в коже и слюнных железах животных.
Она является основой рибонуклеиновой кислоты (РНК), а также основным ингредиентом, используемым организмом для создания молекулы АТФ.
Рибоза является неотъемлемой частью витамина В 2 и нуклеотидов.
Биологическая роль
Рибоза входит в состав рибонуклеиновых кислот (РНК), нуклеозидов, моно- и динуклеотидов, осуществляющих в клетках перенос информации и энергии, а также некоторых коферментов и бактериальных полисахаридов.
Применение
Дополнительное употребление рибозы существенно помогает восстановлению в сердечной мышце и скелетной мускулатуре энергетических запасов, утраченных в ходе изнурительных тренировок, при тяжелой физической работе или при ишемических состояниях, когда сокращается поступление кислорода в ткани. Такое сильное влияние рибозы обусловлено тем, что в тканях недостает ферментов, необходимых для ее быстрого синтеза, когда в этом есть потребность. Восполнение энергетических запасов замедляется, когда расходуются большие количества АТФ. В результате запасы АТФ и других соединений, необходимых для его замещения, уменьшаются. Все это объясняет, почему атлеты чувствуют себя уставшими в течение нескольких дней после интенсивной тренировки.
С недавних пор рибоза стала выпускаться в виде отдельной спортивной пищевой добавки, которая может быть представлена в форме порошка или в жидкой форме. Несмотря на всю пользу этого вещества, рибозу рекомендуют принимать в комплексе с другими спортивными добавками, так как она способна в разы усилить их действие. Наиболее удачной комбинацией с рибозой считается креатин.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
ДЕЗОКСИРИБОЗА
Дезоксирибоза - моносахарид из группы пентоз, содержащий на одну гидроксильную группу меньше, чем рибоза. Является бесцветным кристаллическим веществом, хорошо растворимым в воде. Химическая формула была открыта в 1929 году Фибусом Ливеном. Её формула С 5 Н 10 О 4 .
В свободном виде пентозы в пищевых продуктах не встречаются и поступают в организм человека в составе нуклеопротеидов, которыми богаты мясные и рыбные продукты.
Входит в состав углеводно-фосфатного скелета молекул ДНК (дезоксирибонуклеиновых кислот).
Биологическая роль
Дезоксирибоза используется для синтеза нуклеиновых кислот. Она является составным компонентом нуклеотидных коферментов, играющих важную роль в метаболизме живых существ. Участвуют в синтезе белков и передаче наследственных признаков.
Применение
Возможно применение в качестве пищевой добавки. В научной литературе пока не существует практического руководства по применению этой добавки - то есть, того, как ее использовать, в каких количествах, в какое время и каких результатов следует ожидать.
ПРИЛОЖЕНИЕ В
Тест по теме
«Пентозы. Рибоза и дезоксирибоза как представители альдопентоз».
1) Моносахаридом является:
2) Какое из соединений является кетозой?
5) Сколько гидроксильных групп входит в состав дезоксирибозы?
| А) 3, Б) 4, | В) 1, Г) 2. |
Критерии оценивания.
Верно 5 заданий - оценка «5»;
Верно 4 задания - оценка «4»;
Верно 3 задания - оценка «3»;
Верно 2 задания - оценка «2».
§ 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 2 n , 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 (2 3) 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.
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 (С 5) 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 С 1). 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 Cu 2 O).
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.
Химическая энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под ред. И. Л. Кнунянца . 1988 .
Смотреть что такое "2-ДЕЗОКСИ-D-РИБОЗА" в других словарях:
2-дезокси-D-рибоза
Дезоксирибоза 2-дезокси-D-рибоза - Дезоксирибоза, 2 дезокси D рибоза * дэзоксірыбоза, 2 дэзоксі D рыбоза * deoxyribose пятиуглеродный сахар, являющийся структурным элементом ДНК (см.). Моносахарид из группы дезоксисахаров. Входит в состав ДНК и находится в фурановой форме, где… … Генетика. Энциклопедический словарь
- (аминодезоксисахара), моносахариды, в молекулах к рых вместо одной или неск. гидроксильных групп (кроме полуацетальной в альдозах или полукетальной в кетозах) содержатся незамещенные и замещенные аминогруппы. К А. относят также моносахариды,… … Химическая энциклопедия
Моносахариды, содержащие в молекуле один или неск. атомов водорода вместо гидроксильных групп. По правилам ИЮПАК, в названии Д. должны быть указаны абс. (D или L) и относительная конфигурации, положение дезоксизвена и длина углеродной цепи, напр … Химическая энциклопедия
- (сахара), обширная группа полигидроксикарбо нильных соед., входящих в состав всех живых организмов; к У. относят также мн. производные, получаемые при хим. Mодификации этих соед. путем окисления, восстановления или введения разл. заместителей.… … Химическая энциклопедия
2 дезокси Б рибоза, моносахарид из группы дезоксисахаров; входит в состав дезоксирибонуклеиновых к т (ДНК) материальных носителей наследственности. Находится в ДНК в фуранозной форме, первый углеродный атом Д. связан с азотистым основанием, а С3… … Биологический энциклопедический словарь
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) - молекула, состоящая из парной углеводной основы (2 дезокси Д рибоза) и расположенных на ней в определённой последовательности нуклеотидов (аденина, гуанина, цитозина и тимина). Строение молекулы ДНК открыто Д.Д.Уотсоном и Ф.Криком (1953),… … Энциклопедический словарь по психологии и педагогике
ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК) - Большая сложная молекула, состоящая из четырех нуклеотидных основ (аденина, гуанина, цитозина и тимина) и углеводной основы (2 дезокси Д рибоза). Нуклеотидныеоснования расположены парами, ориентированными по направлению к центру молекулы в виде… … Толковый словарь по психологии
2-deoksi-D-ribozė - statusas T sritis chemija apibrėžtis Aldopentozė, DNR struktūros sudedamoji dalis. formulė H(CHOH)₃CH₂CHO atitikmenys: angl. 2 deoxy D ribose rus. 2 дезокси D рибоза … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
2-deoxy-D-ribose - 2 deoksi D ribozė statusas T sritis chemija apibrėžtis Aldopentozė, DNR struktūros sudedamoji dalis. formulė H(CHOH)₃CH₂CHO atitikmenys: angl. 2 deoxy D ribose rus. 2 дезокси D рибоза … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
Состоящий из 5 атомов углерода (пентоза), который образуется из рибозы, когда она теряет один атом кислорода. Эмпирическая химическая формула дезоксирибозы C 5 H 10 O 4 , и из-за потери атома кислорода она не согласуется с общей формулой для моносахаридов (CH 2 O) n , где n - целое число.
Физические и химические свойства
Формула дезоксирибозы в линейном виде может быть представлена следующим образом: H-(C=O)-(CH2)-(CHOH) 3 -H. Однако, существует она и в форме замкнутого кольца из атомов углерода.
Дезоксирибоза - это бесцветное твердое вещество, которое не имеет запаха и хорошо растворяется в воде. Ее молекулярная масса составляет 134,13 г/моль, температура плавления 91 °C. Получается она из рибозо-5-фосфата благодаря действию соответствующих ферментов во время химической реакции восстановления.
Различие между рибозой и дезоксирибозой
Как уже было сказано и как показывает название, дезоксирибоза - это химическое соединение, атомный состав которого отличается от такового для рибозы всего одним атомом кислорода. Как показано на рисунке ниже, у дезоксирибозы нет гидроксильной группы OH на втором атоме углерода.
Дезоксирибоза является частью цепи в то время как рибоза входит в состав кислота).
Интересно отметить, что моносахариды арабиноза и рибоза являются стереоизомерами, то есть отличаются пространственным расположением относительно плоскости кольца группы OH около 2-го атома углерода. Дезоксиарабиноза и дезоксирибоза - это одно и то же соединение, но используется именно второе название, поскольку получается эта молекула именно из рибозы.
Дезоксирибоза и генетическая информация
Поскольку дезоксирибоза является частью цепи ДНК, она играет важную - источник генетической информации, состоит из нуклеотидов, в состав которых входит дезоксирибоза. Молекулы дезоксирибозы связывают один нуклеотид с другим в цепи ДНК через фосфатные группы.
Установлено, что отсутствие гидроксильной группы OH в дезоксирибозе придает механическую гибкость всей цепи ДНК в сравнении с РНК, что, в свою очередь, позволяет молекуле ДНК образовывать двойную цепь и находиться в компактной форме внутри ядра клетки.
Кроме того, благодаря гибкости связей между нуклеотидами, образованных молекулами дезоксирибозы и фосфатными группами, цепь ДНК имеет значительно большую длину, чем РНК. Этот факт позволяет кодировать генетическую информацию с большой плотностью.