Szénhidrátok
SZÉNIDRÁTK - soportosítás: Elemi összetétel:,, n ( 2 ) n Monoszacharidok (egyszerű szénhidrátok) pl. ribóz, glükóz, fruktóz ligoszacharidok 2 6 egyszerű szénhidrát pl. répacukor, tejcukor Poliszacharidok pl. keményítő, glikogén, cellulóz Monoszacharidok Molekulaszerkezet, funkciós csoportok: - több -csoport - egy aldehid- vagy egy keto-csoport aldózok ketózok 2
sztályozás a -atomok száma (n) szerint n = 3, triózok n =, tetrózok aldotriózok ketotriózok aldotetrózok ketotetrózok * 2 D(+)-glycerinaldehid 2 2 dihidroxi-aceton * ( 2 ) 2 * 2 2 n = 5, pentózok * * * 2 D-(-)-ribóz 2 * * * * * n = 6, hexózok * * * 2 2 2 D-(+)-glükóz D-(+)-mannóz D-(-)-fruktóz * * * 3 aldohexózok ketohexózok
Az egyszerű szénhidrátok térszerkezete - a sztereoizomerek száma: 2 n (n = királis atomok száma) aldohexózok: 2 = 16 ketohexózok: 2 3 = 8 - a sztereoizomerek konfigurációjának megjelölése: D, L D = a jobbra forgató glicerinaldehidével azonos L = a balra forgató glicerinaldehidével azonos Fischer-féle projekciós képletek: - megállapodás szerint elvégzett vetítés - háromdimenziós (perspektívikus) képletek kétdimenziós (síkbeli) képletek 2 = 2 D-(+)-glicerin-aldehid A D,L konfigurációmegjelölés a monoszaharidok nevében az oxocsoporttól legtávolabbi királis centrum konfigurációját adja meg!
Az egyszerű szénhidrátok gyűrűs szerkezete Félacetál képződés: R + R' R R' félacetál α 1 β 5 2 2 2 α-d-glükóz D-glükóz β-d-glükóz 5
Az egyszerű szénhidrátok mutarotációja 2 2 2 α-d-glükóz (36%) (kristályos forma ecetsavból kristályosítva) [α] D = + 112 o D-glükóz (< 0,1%) egyensúly vízben [α] D = + 52,7 o β-d-glükóz (6%) (kristályos forma alkoholból kristályosítva) [α] D = + 18,7 o Mutarotáció: az optikai forgatás folytonos (folyamatos) változása egy állandó érték eléréséig 6
Az egyszerű szénhidrátok konformációja (gyűrűalkata) 2 1,3-diaxiális kölcsonhatás α-d-glükóz 2 β-d-glükóz = glikozidos hidroxilcsoport α-d-glükóz β-d-glükóz anomerek 2 2 D-fruktóz 6 2 5 β 2 2 1 3 1 2 3 5 2 D-(-)-ribóz 5 2 1 3 2 β tetrahidrofurán furanózok 7
Az egyszerű cukrok (monoszacharidok) reakciói 1. Redukció cukoralkoholokká 2 redukció 2 /kat. 2 2 D-glükóz D-szorbit (D-glücit) 8
Az egyszerű cukrok (monoszacharidok) reakciói 2. xidáció: aldózok aldonsavak uronsavak cukorsavak Br 2 / 2 D-glükuronsav D-glükóz 2 N 3 2 D-glükonsav D-cukorsav 9
Az egyszerű cukrok (monoszacharidok) reakciói 3. A hidroxil-csoport(ok) reakciói a. Éterek képződése (alkilezés) 2 ( 3 ) 2 S 3 2 3 3 3 3 + 2 3 2 3 3 3 β-d-glükóz pentametil-β-d-glükóz 2,3,,6-tetrametil- -β-d-glükóz b. Észterek képződése (acilezés) 2 ( 3 ) 2 Ac 2 Ac Ac Ac Ac Ac: 3 (acetil-csop.) β-d-glükóz pentaacetil-β-d-glükóz 10
Az egyszerű cukrok (monoszacharidok) reakciói. Glikozidok képződése 6 2 5 2 3 β-d-glükóz β 1 R - 2 2 β metil-β-d-glükóz: R = 3 glikozid R = aglikon R 2 2 3 6 1 2 2 5 2 3 3 α-d-fruktóz metil-α-d-fruktozid 11
Dezoxicukrok, aminocukrok Egy -csoport helyett - atom dezoxicukor -N 2 -csoport aminocukor 2 2 5 2 1 3 2 D-( )-ribóz 2-dezoxi-D-( )-ribóz D-glükózamin N 2 2 2 N 2 D-glükózamin (β-forma) β 12
steoarthritis (degenerativ arthritis) Glükózamin: a glükózaminglikán prekurzora 13
Monoszacharidok kimutatása - Tollens-próba (ezüsttükör-próba): [Ag(N 3 ) 2 ] + Ag - Fehling-reakció: us, K,Na-tartarát, Na u 2, vörös csapadék - Nylander-próba: Bizmutsó-oldat (bázisos bizmut-nitrát) Bi, fekete csapadék 1
Aldopentózok és aldohexózok (D-sorozat) 2 2 2 2 D-ribóz D-arabinóz D-xilóz D-lixóz 2 2 2 2 2 2 2 2 D-allóz D-altróz D-glükóz D-mannóz D-gulóz D-idóz D-galaktóz D-talóz 15
Fontosabb monoszacharidok D-( )-ribóz D-(+)-glükóz D-(+)-galaktóz D-( )-fruktóz D-(+)-mannóz (nukleinsavakban, kötött formában) (édes gyümölcsök, vér, stb.) (növényvilág + tej [laktóz egyik összetevője]) (gyümölcsök, méz, répacukor) (mannánok, datolya, ) 16
-vitamin (L-(+)-aszkorbinsav) 2 = 6 2 5 1 3 2 oxid. 2 - erősen redukáló, savas kémhatású vegyület - számos növényben jelentős mennyiség Szentgyörgyi Albert 1893-1986 17
Szent-Györgyi Albert Szegedi-paprika -vitamin: szükséges napi mennyiség: 0.09 2.0 gramm 1937: kémiai Nobel-díj: Walter aworth, az aszkorbinsav szerkezetének meghatározásáért orvosi Nobel-díj: Szent-Györgyi Albert, az aszkorbinsav biológiai szerepének tanulmányozásáért 18
Diszacharidok Két monoszacharid glikozidtípusú vegyületei Felosztás: - redukáló diszacharidok - Nem redukáló diszacharidok - nem redukáló diszacharidok nem tartalmaznak szabad glikozidos -csoportot Szacharóz (répacukor,nádcukor) Előfordulás: - cukorrépa 16-20% - cukornád 1-16% 2 2 α 1 β 2 5 2 Szacharóz (α-d-glükozil-β-d-fruktozid) [α] D = + 66,5 o D-glükóz + D-fruktóz (invertcukor) [α] D = + 52,5 o [α] D = 92 o 19
Redukáló diszacharidok szabad glikozidos -csoport! - Laktóz (tejcukor) β-forma 2 1 β 1 β 2 Előfordulás: - tej -5% (-β-d-galaktozil-d-glükóz) laktózintolerancia 20
Maltóz malátacukor 2 2 Előfordulás: (-α-d-glükozil-d-glükóz, α-anomer) - burgonya, - gabonafélék csírája (a keményítő lebontási terméke) 21
ellobióz 2 2 (-β-d-glükozil-d-glükóz, β-anomer) Előfordulás: a cellulóz lebontási terméke 22
Poliszacharidok Általános jellemzők: - sok (100-1000) monoszacharid acetaltípusú (glikozidos) összekapcsolódása - makromolekulák, nagy rel. molekulatömeg (M 10-10 7 ) - összegképlet: ( 6 10 5 ) n - Keményítő - a zöld növények asszimilációs terméke - komponensei: - amilóz (20%) - amilopektin (80%) 23
Amilóz 2 1 α 2 Kapcsolódás: α (1,)-glikozidos Molekulatömeg: 17000 225000 (100 100 db D-glükóz) n 1 2 élixszerű molekulaalak: Kimutatás: + jód kék szineződés ÉLIX I I 2
Amilopektin 2 1 2 1 Elágazó szerkezet 2 Kapcsolódások: α (1,) és α (1,6) Molekulatömeg: 2 10 5-10 6 1 6 2 1 25
ellulóz 3 6 2 5 2 1 2 1 2 Előfordulás: gyapot, juta, len, kender, fa szalma Kapcsolódás: β (1,) glikozidos Molekulatömeg: 2 10 5-10 6 26
ellulózszármazékok - karboximetil-cellulóz (M): 2 Na csoportok - cellulóznitrát füstnélküli lőpor kollódium, celluloid - viszkózselyem: + S2 + Na S S - Na + + + S + 2 Na 2 S 2 S cellulóz cellulóz-xantát (vízoldható) regenerált cellulóz 27
Kitin 2 AcN 2 AcN 2 AcN N-acetil-glükózamin egységekből hosszú láncok Előfordulás: rovarok, gombák vázanyaga Molekulatömeg: 2 105-106 28
Dextrán - elágazó láncú poliszacharid (D-glükóz egységek) - alkalmazás: - vas-dextrán gyártása - sephadex gélek gyártása Xantánok - plazma pótló (vértranszfúzió) -bact. Xanthomonas campestris termeli, M = 1 10 millió - emulgeátor (élelmiszeripar) -Glükóz, glükuronsav, mannóz 29
Pektinek 1 1 3 1 3 - D-galakturonsav egységek - zselé, kocsonyás anyagok 30
Glikogén - az állati szervezet tartalék tápanyaga - M = 105-107 - erősen elágazó láncszerkezet, D- glükóz egységekből 31
eparin - glükózamin + glükuronsav egységek (+ 2 S ) - M = 15000-20000 - véralvadást gátló 32