Carbohidrați

Monozaharide

Isomeri
Stereoisomeri
Numerotarea atomilor de carbon
Atomi de carbon asimetrici
Trioze și pentose
Hexoze

Isomeri

Monozaharidele pot fi împărțite în grupe în funcție de numărul de atomi de carbon din molecule, astfel: triosele au 3 atomi de C, tetrosele au 4 atomi de C, pentosele au 5 atomi de C, iar hexosele au 6 atomi de C. În cadrul fiecăreia dintre aceste grupe există diferiți compuși, fiecare cu aceeași formulă moleculară. Ca exemplu, atât glucoza, cât și fructoza sunt hexosze (C6H12O6), dar au proprietăți chimice și fizice diferite. Aceste tipuri de compuși se numesc izomeri.

Înapoi sus

Stereoisomeri

Câțiva izomeri diferă doar prin modul în care sunt aranjați atomii în spațiul 3D, adică atomii sunt legați între ei în același mod, dar sunt aranjați diferit în spațiul 3D. Prin urmare, zaharurile pot exista ca perechi de stereoisomeri sau enantiomeri care sunt imagini în oglindă unul față de celălalt. Atomul C central al glicerozei este numit atom C asimetric, deoarece poate fi rearanjat în spațiu pentru a produce două structuri diferite. Aceste diferențe nu afectează proprietățile fizice, dar pot afecta proprietățile biochimice datorită modificării formei moleculei. Un izomer L are OH-ul în stânga carbonului central:

și izomerul D are OH-ul în dreapta carbonului central.

Pentru a distinge între izomeri, aceștia sunt denumiți izomeri L și izomeri D. L este preluat de la cuvântul latin pentru stânga, Laever, iar D este preluat de la cuvântul latin pentru dreapta, Dexter.

Înapoi sus

Numerotarea atomilor de carbon

Transcriere a numerotării:

Atomii de carbon sunt numerotați începând de la capătul reactiv al moleculei, capătul CHO (aldehidă) sau capătul „C” cu dublă legătură „O” (carbonil) al moleculei. Fiecare atom de carbon este apoi numerotat în ordine până la capătul lanțului. Atunci când se numerotează stereoizomerii care au mai mult de trei atomi de carbon, ne uităm la poziția grupului OH pe penultimul sau penultimul atom de carbon, deoarece acest lucru determină dacă este vorba de un stereoizomer L sau D. În acest exemplu, vom analiza numerotarea D-Glucozei. Mai întâi trebuie să găsim capătul reactiv al moleculei și să atribuim carbonului său numărul unu. Apoi vom numerota restul carbonilor în ordine până la capătul lanțului.

Înapoi sus

Atomi de carbon asimetrici

În teorie, în glucoză, poziția grupei OH pe fiecare dintre atomii de carbon asimetrici, numerele doi, trei, patru și cinci, ar putea fi inversată, producând de fiecare dată un stereoizomer distinct, pentru un total de 16 sau 24 de stereoizomeri. Cu toate acestea, nu toate acestea există de fapt în natură. Pentru fructoză, există doar trei atomi de carbon asimetrici, astfel încât pot fi produși doar 8 sau 23 de stereoizomeri.

Glucoza are o grupare aldehidă (-CHO) pe atomul de carbon numărul unu și, prin urmare, se numește „aldoză”, de asemenea, are șase atomi de carbon (o hexoză), astfel încât poate fi numită „aldohexoză”. Grupa reactivă de pe fructoză, însă, este o grupare cetonă (-C=0) pe carbonul cu numărul doi. Prin urmare, se numește „cetoză” sau „cetohexoză.”

Doar câteva dintre monosacaride există libere în natură. Cele mai multe dintre ele se găsesc de obicei ca unități de zahăr în polizaharide sau în molecule mai complexe. Ele pot fi apoi obținute prin hidroliza (descompunerea) complexelor CHO. Monozaharidele sunt adesea numite zaharuri simple și sunt subîmpărțite în funcție de numărul de atomi de C.

Înapoi sus

Trioze și pentose

1. Triozele: (C3H6O3)
Gliceroza- are doi izomeri, gliceraldehida, care conține o grupare aldehidă (-CHO) și dihidroxiacetona, care conține o grupare cetonă (-C=0). Acești compuși sunt intermediari metabolici importanți în oxidarea glucozei pentru a produce energie. Configurația glicerozei este folosită pentru a stabili formele D & L ale altor zaharuri.

2. Pentose (C5H10O5)
Trei pentose importante sunt:

D-riboză – o componentă a ARN-ului, a acidului ribonucleic, a vitaminelor (riboflavină) și a coenzimelor. Este, de asemenea, importantă în compușii de înaltă energie, ATP și ADP. În forma sa redusă, deoxiriboza, este o componentă a ADN-ului.

L-arabinoza – se găsește în lemnul de inimă al coniferelor și este o componentă a hemicelulozelor unde apare împreună cu xiloza. Este, de asemenea, o componentă a pectinei și poate fi o componentă majoră a gumelor (guma arabică). Acțiunea bacteriană la fabricarea silozului poate produce arabinoză liberă. Arabanii sunt polimeri de arabinoză.

D-xiloză – există cantități mici de D-xiloză liberă în fructe, dar ea apare în principal în hemiceluloză, sub formă de xilani și hetero-xilani. Hemiceluloza este o polizaharidă de xiloză și arabinoză (un heteroxilan). Raportul dintre xiloză și arabinoză pare să afecteze digestibilitatea, deoarece digestibilitatea este redusă pe măsură ce crește proporția de xiloză.

Hemicelulozele constituie o parte considerabilă din pereții celulari ai plantelor, astfel încât erbivorele consumă cantități mari din ele. Aceste zaharuri sunt toate aldopentose.

Înapoi sus

Hexoses

3. Hexoses (C6H12O6)

D-glucoză – o aldohexoză cu diverse denumiri comune, inclusiv zahăr din struguri, dextroză, zahăr din porumb (obținut din amidon de porumb). Se găsește liber în plante, fructe, miere, lichide corporale, inclusiv LCR, sânge, limfă. Este principalul produs final al digestiei CHO de către nerumegătoare și, prin urmare, este o formă primară de energie pentru nerumegătoare. Este un component major al multor oligozaharide (cu galactoza formează lactoza) și polizaharide (cum ar fi amidonul și celuloza).

Transcrierea inelului D-glucozei:

În soluție, D-glucoza există ca un amestec în echilibru al formei de lanț drept cu două forme inelare de piranoză. Efectiv, atomul de carbon numărul unu reacționează cu atomul de carbon numărul cinci, formând un inel. De fapt, există două forme ale structurii, numite anomeri. Dacă atomul de hidrogen se află deasupra atomului de carbon unu, atunci se numește anomer alfa, dar dacă atomul de hidrogen se află sub atomul de carbon se numește anomer beta.

Această informație structurală este foarte importantă, deoarece guvernează modul în care moleculele de glucoză se unesc pentru a forma molecule mai mari. Amidonul este un polimer al formei a- și este solubil în apă și digerabil de către enzimele animale. Celuloza este un polimer al formei b, nu este solubilă și nu este digerabilă de către enzimele animale.

Schimbarea de la a la b prin intermediul unei structuri cu lanț deschis se numește mutarotație și necesită ruperea legăturii O-C pentru a permite lui C să rotească H și OH cu susul în jos. Apoi legătura este refăcută. Celelalte monosaharide fac, de asemenea, forme inelare.

Înapoi sus

D-Fructoza – o cetohexoză, care se găsește în miere, în frunzele verzi, în semințele și tulpinile multor plante, ca unitate principală în fructoane, care sunt comune în ierburile tinere, în rădăcini ca polizaharidă de depozitare inulină și ca o componentă a dizaharidei zaharoză (cu glucoza).

Formează, de asemenea, inele de piranoză, dar când reacționează pentru a face oligo- sau polizaharide, o face sub forma unei structuri inelare de FURANOSĂ (ca FURAN). În acest caz, atomul de carbon anomeric este C-2, iar CH2OH este fie deasupra carbonului anomeric (anomer alfa), ca în zaharoză, fie dedesubt, ca în FRUCTAN (anomer beta).

D-Galactoză – o aldohexoză, care nu se găsește liberă, cea mai importantă ca și componentă a dizaharidului lactoză, zahărul din lapte (cu glucoza). Se găsește, de asemenea, în alte CHO-uri complexe și în lipidele complexe din creier și țesutul nervos (galactogliceride și cerebroside).

D-Manoză – În principal sub formă de manani în drojdii, mucegaiuri și bacterii.

Înapoi sus

Reacții ale hexozei

Compușii de hexoză pot suferi o serie de reacții chimice.

1. Oxidarea la acizi
   • de exemplu, glucoza, oxidarea CH2OH la COOH produce acid glucuronic care este o componentă importantă a heteropolizaharidelor, cum ar fi pectinele.
2. Se combină cu NH3 pentru a produce hexosamine, de exemplu, glucozamina – o componentă a chitinei.
3. Formarea de alcooli, de exemplu, glucoza formează sorbitol.
4. Fosforilarea în fosfați de hexoză, de exemplu, glucoza-l-fosfat și glucoza-6-fosfat; care sunt intermediari importanți în oxidarea glucozei în CO2 + H2O pentru a produce energie.
5. Formarea glicozidelor pentru a produce di, tri, tetra, oligo și polizaharide.

Formarea glicozidelor

Combinarea H unei grupări hidroxil de pe un zahăr cu o grupare alcoolică sau cu o altă grupare hidroxil determină o reacție de esterificare sau de condensare pentru a obține o glicozidă. Aceasta are loc la atomul C unu, atomul C anomeric.

Deoarece zaharurile conțin grupe alcool și grupe hidroxil, acestea se pot combina cu alte zaharuri pentru a forma dizaharide, tri, tetra etc. și polizaharide, toate unite prin legături glicozidice.

Exemple:

• Gluc-Gluc, a-1-4 este maltoză
• Poate reacționa în forma a sau b pentru a face legături a sau b
• Poate reacționa și în poziția 6 dând legături a-1, 6. Acesta este un punct de ramificare în polimeri.

Întoarceți-vă la început

.