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Die meisten natürlichen Kohlenhydrate bestehen aus mehreren chemisch gebundenen Monosaccharidresten. Kohlenhydrate mit zwei Monosaccharideinheiten sind Disaccharide, drei Einheiten sind Trisaccharide usw. Der Oberbegriff Oligosaccharide wird häufig für Kohlenhydrate verwendet, die drei bis zehn Monosaccharideinheiten enthalten. Kohlenhydrate, die aus einer größeren Anzahl von Monosacchariden bestehen, werden als Polysaccharide bezeichnet.

In Disacchariden sind zwei Monosaccharideinheiten durch eine glykosidische Bindung zwischen dem anomeren Kohlenstoffatom einer Einheit und dem Hydroxylsauerstoffatom der anderen verbunden. Entsprechend der Struktur und den chemischen Eigenschaften werden Disaccharide in zwei Typen eingeteilt.

Bei der Bildung von Verbindungen erster Typ Wasser wird aufgrund der Halbacetalhydroxylgruppe eines Moleküls Monosaccharid und einer der Alkoholhydroxylgruppen des zweiten Moleküls freigesetzt. Diese Disaccharide schließen Maltose ein. Derartige Disaccharide weisen eine Hemiacetalhydroxylgruppe auf, die aufgrund ihrer Eigenschaften ähnlich zu Monosacchariden sind und insbesondere Oxidationsmittel wie Silber- und Kupfer (II) -oxide reduzieren können. Diese reduzieren Disaccharide.
Verbindungen des zweiten Typs werden gebildet, so dass Wasser aufgrund von Halbacetalhydroxylgruppen beider Monosaccharide freigesetzt wird. In Zuckern dieses Typs gibt es kein Hemiacetalhydroxyl und sie werden nichtreduzierende Disaccharide genannt.
Die drei wichtigsten Disaccharide sind Maltose, Lactose und Saccharose.

Maltose (Malzzucker) ist in Malz enthalten, d.h. in gekeimten Getreidekörnern. Maltose wird durch unvollständige Hydrolyse von Stärke durch Malzenzyme erhalten. Maltose wird kristallin isoliert, ist gut wasserlöslich und durch Hefe fermentiert.

Maltose besteht aus zwei D-Glucopyranose-Einheiten, die durch eine glykosidische Bindung zwischen Kohlenstoff C-1 (anomerer Kohlenstoff) einer Glucoseeinheit und Kohlenstoff C-4 einer anderen Glucoseeinheit verbunden sind. Diese Bindung wird als -1,4-glycosidische Bindung bezeichnet. Unten ist die Heuors-Formel dargestellt
-Maltose wird mit dem Präfix - bezeichnet, da die OH-Gruppe mit dem anomeren Kohlenstoff der Glucoseeinheit rechts β-Hydroxyl ist. Maltose ist ein reduzierender Zucker. Seine Hemiacetalgruppe steht im Gleichgewicht mit der freien Aldehydform und kann zu Carbonsäure-Multibionsäure oxidiert werden.

Heuors-Formeln von Maltose in cyclischen und Aldehydformen

Laktose (Milchzucker) ist in der Milch enthalten (4–6%) und wird nach Entfernen des Quarks aus Molke gewonnen. Laktose ist deutlich weniger süß als Rübenzucker. Es wird zur Herstellung von Babynahrung und Arzneimitteln verwendet.

Lactose besteht aus Resten von D-Glucose- und D-Galactose-Molekülen und ist
4- (-D-Galactopyranosyl) -D-Glucose, d.h. hat keine - und - glykosidische Bindung.
Im kristallinen Zustand werden die Lactose-U-Formen isoliert, die beide zu den reduzierenden Zuckern gehören.

Heuors Lactose Formel (-Form)

Saccharose (Tafel-, Rüben- oder Rohrzucker) ist das häufigste Disaccharid in der biologischen Welt. In Saccharose wird Kohlenstoff C-1 D-Glucose mit Kohlenstoff kombiniert
C-2 D-Fructose durch -1,2-glycosidische Bindung. Glucose liegt in der sechsgliedrigen (Pyranose) cyclischen Form und Fructose in der fünfgliedrigen (Furanose) cyclischen Form vor. Die chemische Bezeichnung für Saccharose lautet -D-Glucopyranosyl-β-D-Fructofuranosid. Da beide anomeren Kohlenstoffe (sowohl Glucose als auch Fructose) an der Bildung einer glycosidischen Bindung beteiligt sind, ist Glucose ein nicht reduzierendes Disaccharid. Derartige Substanzen können wie alle mehrwertigen Alkohole nur Ether und Ester bilden. Saccharose und andere nicht reduzierende Disaccharide hydrolysieren besonders leicht.

Heuors Saccharose-Formel

Aufgabe Geben Sie die Heuors-Formel für die α-Disaccharidzahl an, in der zwei Einheiten angegeben sind
D-Glucopyranose-verknüpfte 1,6-glycosidische Bindung.
Die Entscheidung. Zeichnen Sie die Strukturformel des Links D-Glucopyranose. Verbinden Sie dann den anomeren Kohlenstoff dieses Monosaccharids über die Sauerstoffbrücke mit Kohlenstoff C-6 der zweiten Verknüpfung
D-Glucopyranose (glycosidische Bindung). Das resultierende Molekül liegt in Abhängigkeit von der Orientierung der OH - Gruppe am reduzierenden Ende des Disaccharidmoleküls in - oder - Form vor. Das unten gezeigte Disaccharid ist eine Form:

ÜBUNGEN.

1. Welche Kohlenhydrate nennt man Disaccharide und welche Oligosaccharide?

2. Geben Sie Heuors Formeln für reduzierendes und nicht reduzierendes Disaccharid an.

3. Nennen Sie die Monosaccharide, aus denen Disaccharidreste bestehen:

a) Maltose; b) Lactose; c) Saccharose.

4. Erstellen Sie die Strukturformel des Trisaccharids aus den Monosaccharidresten: Galactose, Glucose und Fructose, kombiniert auf eine der möglichen Arten.

Lektion 36. Polysaccharide

Polysaccharide sind Biopolymere. Ihre Polymerketten bestehen aus einer großen Anzahl von Monosaccharideinheiten, die durch glykosidische Bindungen miteinander verbunden sind. Die drei wichtigsten Polysaccharide - Stärke, Glykogen und Cellulose - sind Polymere aus Glucose.

Stärke - Amylose und Amylopektin

Stärke (C6H10Oh5) n - Nährstoffreserven von Pflanzen - enthalten in Samen, Knollen, Wurzeln, Blättern. Zum Beispiel in Kartoffeln - 12–24% Stärke und in Maiskörnern - 57–72%.
Stärke ist eine Mischung aus zwei Polysacchariden, die sich in der Kettenstruktur des Moleküls Amylose und Amylopektin unterscheiden. Stärke besteht in den meisten Pflanzen aus 20–25% Amylose und 75–80% Amylopektin. Eine vollständige Hydrolyse von Stärke (sowohl Amylose als auch Amylopektin) führt zu D-Glucose. Unter milden Bedingungen können Zwischenprodukte der Hydrolyse - Dextrine - Polysaccharide (C6H10Oh5) m mit einem niedrigeren Molekulargewicht als Stärke (m

Fragment eines Amylosemoleküls - lineare polymere D-Glucose

Amylopektin ist ein verzweigtes Polysaccharid (ungefähr 30 Verzweigungen pro Molekül). Es enthält zwei Arten von glykosidischen Bindungen. Innerhalb jeder Kette sind die D-Glucose-Einheiten verbunden
1,4-glycosidische Bindungen wie bei Amylose, aber die Länge der Polymerketten variiert zwischen 24 und 30 Glucoseeinheiten. An den Filialstandorten werden neue Ketten durch verbunden
1,6-glycosidische Bindungen.

Amylopektin-Molekülfragment -
hochverzweigte polymere D-Glucose

Glykogen (tierische Stärke) wird in der Leber und in den Muskeln von Tieren gebildet und spielt eine wichtige Rolle beim Stoffwechsel von Kohlenhydraten in tierischen Organismen. Glykogen ist ein weißes amorphes Pulver, das sich in Wasser unter Bildung kolloidaler Lösungen löst und unter Bildung von Maltose und D-Glucose hydrolysiert. Glykogen ist wie Amylopektin ein nichtlineares Polymer von D-Glucose mit -1,4 und
-1,6-glycosidische Bindungen. Jeder Zweig enthält 12-18 Glukoseeinheiten. Glykogen hat jedoch ein niedrigeres Molekulargewicht und eine noch verzweigtere Struktur (ungefähr 100 Verzweigungen pro Molekül) als Amylopektin. Der Gesamtglykogengehalt im Körper einer erwachsenen, wohlgenährten Person beträgt ungefähr 350 g, die gleichmäßig zwischen Leber und Muskeln verteilt sind.

Cellulose (Faser) (C6H10Oh5) x - das in der Natur am häufigsten vorkommende Polysaccharid, der Hauptbestandteil von Pflanzen. Baumwollfaser ist fast reine Cellulose. Cellulose macht in Holz etwa die Hälfte der Trockenmasse aus. Darüber hinaus enthält Holz andere Polysaccharide, die gemeinsam als "Hemicellulose" bezeichnet werden, sowie Lignin, eine mit Benzolderivaten verwandte hochmolekulare Substanz. Cellulose ist eine amorphe Fasersubstanz. Es ist unlöslich in Wasser und organischen Lösungsmitteln.
Cellulose ist ein lineares Polymer der D-Glucose, in dem monomere Einheiten verbunden sind
-1,4-glycosidische Bindungen. Darüber hinaus sind die D-Glucopyranose-Glieder abwechselnd um 180 ° gegeneinander gedreht. Das durchschnittliche relative Molekulargewicht von Cellulose beträgt 400.000, was ungefähr 2.800 Glucoseeinheiten entspricht. Cellulosefasern sind Bündel (Fibrillen) paralleler Polysaccharidketten, die durch Wasserstoffbrücken zwischen den Hydroxylgruppen benachbarter Ketten zusammengehalten werden. Die geordnete Struktur der Cellulose bestimmt ihre hohe mechanische Festigkeit.

Cellulose ist ein lineares Polymer aus D-Glucose mit -1,4-glycosidischen Bindungen

ÜBUNGEN.

1. Welches Monosaccharid dient als Struktureinheit der Polysaccharide Stärke, Glykogen und Cellulose?

2. Was ist die Mischung aus zwei Polysacchariden Stärke? Was ist der Unterschied ihrer Struktur?

3. Was ist der Unterschied zwischen Stärke und Glykogen in der Struktur?

4. Wie unterscheiden sich Saccharose, Stärke und Cellulose in der Wasserlöslichkeit?

Antworten auf die Übungen zu Thema 2

Lektion 35.

1. Disaccharide und Oligosaccharide sind komplexe Kohlenhydrate, oft mit süßem Geschmack. Während der Hydrolyse bilden sie zwei oder mehr (3–10) Monosaccharidmoleküle.

Maltose ist ein reduzierendes Disaccharid, weil enthält Halbacetalhydroxyl.

2

Saccharose ist ein nicht reduzierendes Disaccharid; Das Molekül enthält kein Hemiacetalhydroxyl.

3. a) Disaccharid Maltose wird durch Kondensation von zwei Molekülen D-Glucopyranose unter Entfernung von Wasser aus Hydroxylgruppen an C-1 und C-4 erhalten.
b) Laktose besteht aus Resten von D-Galaktose- und D-Glukosemolekülen, die in Pyranoseform vorliegen. Wenn diese Monosaccharide kondensieren, binden sie: das C-1-Atom von Galactose über die Sauerstoffbrücke an das C-4-Atom von Glucose.
c) Saccharose enthält Reste von D-Glucose und D-Fructose, die über eine 1,2-glycosidische Bindung verbunden sind.

4. Strukturformel von Trisaccharid:

Lektion 36.

1. Die Struktureinheit von Stärke und Glykogen ist -glucose und Cellulose ist -glucose.

2. Stärke ist eine Mischung aus zwei Polysacchariden: Amylose (20–25%) und Amylopektin (75–80%). Amylose ist ein lineares Polymer, während Amylopektin verzweigt ist. Innerhalb jeder Kette dieser Polysaccharide sind die D-Glucose-Einheiten durch 1,4-Glucosidbindungen verbunden, und an den Verzweigungsstellen von Amylopektin sind neue Ketten über 1,6-Glycosidbindungen gebunden.

3. Glykogen ist wie Stärke-Amylopektin ein nicht lineares Polymer von D-Glucose mit
-1,4- und -1,6-glycosidische Bindungen. Im Vergleich zu Stärke ist jede Glykogenkette etwa halb so lang. Glykogen hat ein niedrigeres Molekulargewicht und eine verzweigtere Struktur.

4. Wasserlöslichkeit: Saccharose - hoch, Stärke - mittel (niedrig), Cellulose - unlöslich.

http://him.1september.ru/2004/44/16.htm

Maltose zyklische Formel

Wahre, empirische oder grobe Formel: C12H22O.11

Chemische Zusammensetzung von Maltose

Molekulargewicht: 342.297

Maltose (aus dem Englischen. Malt - Malz) - Malzzucker, 4-O-α-D-Glucopyranosyl-D-Glucose, ein natürliches Disaccharid, das aus zwei Glucoseresten besteht; in großen Mengen in gekeimten Körnern (Malz) von Gerste, Roggen und anderen Körnern enthalten; Auch in Tomaten, Pollen und Nektar einiger Pflanzen enthalten.
Die Biosynthese von Maltose aus β-D-Glucopyranosylphosphat und D-Glucose ist nur bei einigen Bakterienarten bekannt. Maltose entsteht in tierischen und pflanzlichen Organismen durch den enzymatischen Abbau von Stärke und Glykogen (siehe Amylase).
Maltose wird vom menschlichen Körper leicht aufgenommen. Die Aufspaltung von Maltose in zwei Glucosereste erfolgt durch die Einwirkung des Enzyms a-Glucosidase oder Maltase, das in Verdauungssäften von Tieren und Menschen, in gekeimten Körnern, in Schimmelpilzen und Hefen enthalten ist. Das genetisch bedingte Fehlen dieses Enzyms in der Darmschleimhaut des Menschen führt zu einer angeborenen Unverträglichkeit gegenüber Maltose, einer schweren Krankheit, die den Ausschluss von Maltose, Stärke und Glykogen aus der Nahrung oder den Zusatz von Maltase zur Nahrung erfordert.

α-Maltose - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-Trihydroxy-6- (hydroxymethyl) oxanyl] oxy-6- (Hydroxymethyl) oxan-2,3,4-triol
β-Maltose - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-Trihydroxy-6- (hydroxymethyl) oxanyl] oxy-6- (Hydroxymethyl) oxan-2,3,4-triol

Maltose ist ein reduzierender Zucker, da sie eine unsubstituierte Hemiacetalhydroxylgruppe aufweist.
Beim Kochen von Maltose mit verdünnter Säure und unter Einwirkung des Enzyms wird Maltose hydrolysiert (es bilden sich zwei Glucosemoleküle C)6H12O.6).
C12H22O.11 + H2O → 2C6H12O.6

http://formula-info.ru/khimicheskie-formuly/m/formula-maltozy-strukturnaya-khimicheskaya

Maltose besteht aus

Disaccharide (Maltose, Lactose, Saccharose)

Disaccharide wie Saccharose, Lactose, Maltose usw. sind als Bestandteile von Nahrungsmitteln üblich und wichtig.

Disaccharide sind aufgrund ihrer chemischen Struktur Glykoside von Monosacchariden. Die meisten Disaccharide bestehen aus Hexosen, aber Disaccharide sind in der Natur bekannt und bestehen aus einem Hexosemolekül und einem Pentosemolekül.

Wenn ein Disaccharid gebildet wird, bildet ein Monosaccharidmolekül immer eine Bindung mit dem zweiten Molekül unter Verwendung seiner Hemiacetalhydroxylgruppe. Ein anderes Monosaccharidmolekül kann entweder mit Hemiacetalhydroxid oder einem der Alkoholhydroxyle verbunden sein. Im letzteren Fall bleibt ein Hemiacetalhydroxyl im Disaccharidmolekül frei.

Maltose, ein Reserve-Oligosaccharid, kommt in vielen Pflanzen in geringen Mengen vor, reichert sich in großen Mengen im Malz an - meist in Gerstensamen, die unter bestimmten Bedingungen gekeimt sind. Deshalb wird Maltose oft als Zuckermalz bezeichnet. Maltose entsteht in pflanzlichen und tierischen Organismen durch Stärkehydrolyse unter Einwirkung von Amylasen.

Maltose enthält zwei D-Glucopyranosereste, die durch eine (1 ® 4) -Glycosidbindung miteinander verbunden sind.

Maltose hat reduzierende Eigenschaften, die bei der quantitativen Bestimmung verwendet werden. Es ist leicht wasserlöslich. Die Lösung erkennt Mutarotation.

Unter der Einwirkung des Enzyms a-Glucosidase (Maltase) hydrolysiert Malzzucker zu zwei Glucosemolekülen:

Maltose wird mit Hefe fermentiert. Diese Fähigkeit von Maltose wird in der Technologie der Fermentationsproduktion bei der Herstellung von Bier, Ethylalkohol usw. verwendet. aus stärkehaltigen Rohstoffen.

Laktose - ein Reservedisaccharid (Milchzucker) - ist in der Milch enthalten (4-5%) und wird in der Käseindustrie nach Abtrennung des Quarks aus Molke gewonnen. Fermentiert nur mit spezieller Laktosehefe, die in Kefir und Koumiss enthalten ist. Lactose wird aus Resten von b-D-Galactopyranose und a-D-Glucopyranose konstruiert, die durch eine b- (1 → 4) -Glycosidbindung verbunden sind. Lactose ist ein reduzierendes Disaccharid, wobei das freie Hemiacetalhydroxyl zum Glucoserest gehört und die Sauerstoffbrücke das erste Kohlenstoffatom des Galactoserests mit dem vierten Kohlenstoffatom des Glucoserests verbindet.

Lactose wird durch das Enzym b-Galactosidase (Lactase) hydrolysiert:

Laktose unterscheidet sich von anderen Zuckern durch die Abwesenheit von Hygroskopizität - sie dämpft nicht. Milchzucker wird als pharmazeutisches Produkt und als Nährstoff für Säuglinge verwendet. Wässrige Lösungen von Lactose Mutarote, Lactose hat 4-5 mal weniger süßen Geschmack als Saccharose.

Der Laktosegehalt in der Muttermilch erreicht 8%. Mehr als 10 Oligosaccharide wurden aus menschlicher Milch isoliert, deren Strukturfragment Lactose ist. Diese Oligosaccharide sind von großer Bedeutung für die Bildung der Darmflora von Neugeborenen. Einige von ihnen hemmen das Wachstum von pathogenen Darmbakterien, insbesondere Lactulose.

Saccharose (Rohrzucker, Rübenzucker) - dies ist ein Reservedisaccharid - ist in Pflanzen extrem verbreitet, insbesondere in Rübenwurzeln (von 14 bis 20%) sowie in Zuckerrohrstämmen (von 14 bis 25%). Saccharose ist ein Transportzucker, in dessen Form Kohlenstoff und Energie durch die Pflanze transportiert werden. In Form von Saccharose wandern Kohlenhydrate von den Synthesestellen (Blättern) zu dem Ort, an dem sie im Bestand (Früchte, Wurzeln, Samen) abgelagert sind.

Saccharose besteht aus a-D-Glucopyranose und b-D-Fructofuranose, die durch eine a-1 → b-2-Bindung aufgrund von glycosidischen Hydroxylgruppen verbunden sind:

Saccharose enthält kein freies Hemiacetalhydroxyl, ist daher nicht zu Hydroxyoxotautomerie fähig und ist ein nichtreduzierendes Disaccharid.

Bei Erhitzung mit Säuren oder unter Einwirkung der Enzyme a-Glucosidase und b-Fructofuranosidase (Invertase) hydrolysiert Saccharose und bildet eine Mischung aus gleichen Mengen Glucose und Fructose, die als Invertzucker bezeichnet wird.

Die wichtigsten Disaccharide sind Saccharose, Maltose und Lactose. Alle haben die allgemeine Formel C12H22O11, aber ihre Struktur ist unterschiedlich.

Saccharose besteht aus 2 Zyklen, die durch ein glycosidisches Hydroxid miteinander verbunden sind:

Maltose besteht aus 2 Glukoseresten:

Laktose:

Alle Disaccharide sind farblose Kristalle mit süßem Geschmack und hoher Wasserlöslichkeit.

Chemische Eigenschaften von Disacchariden.

1) Hydrolyse. Dadurch entsteht die Verbindung zwischen 2 Zyklenbrüchen und Monosacchariden:

Reduzierung von Dichariden - Maltose und Laktose. Sie reagieren mit einer Ammoniaklösung von Silberoxid:

Kann Kupfer (II) -hydroxid zu Kupfer (I) -oxid reduzieren:

Die reduzierende Fähigkeit erklärt sich aus der zyklischen Natur der Form und dem Gehalt an glycosidischem Hydroxyl.

In Saccharose gibt es kein glycosidisches Hydroxyl, daher kann sich die cyclische Form nicht öffnen und auf den Aldehyd übertragen.

Verwendung von Disacchariden.

Das häufigste Disaccharid ist Saccharose.

Disaccharide (Maltose, Lactose, Saccharose)

Es ist eine Quelle von Kohlenhydraten in der menschlichen Nahrung.

Laktose kommt in der Milch vor und wird daraus gewonnen.

Maltose kommt in gekeimten Getreidesamen vor und wird durch enzymatische Hydrolyse von Stärke gebildet.

Zusätzliches Material zum Thema: Disaccharide. Eigenschaften von Disacchariden.

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Verbindungen chemischer Elemente

Chemie 7,8,9,10,11 Klasse, EGE, GIA

Eisen und seine Verbindungen.

Bohr und seine Verbindungen.

Disaccharide reduzieren

Maltose oder Malzzucker gehören zu den reduzierenden Disacchariden. Maltose wird durch partielle Hydrolyse von Stärke in Gegenwart von Enzymen oder einer wässrigen Säurelösung erhalten. Maltose wird aus zwei Glucosemolekülen aufgebaut (d. H. Es ist ein Glucosid). Glucose liegt in Maltose in Form eines cyclischen Halbacetals vor. Darüber hinaus wird die Verbindung zwischen den beiden Zyklen durch die glykosidische Hydroxylgruppe eines Moleküls und die Hydroxylgruppe des vierten Tetraeders des anderen Moleküls hergestellt. Die Besonderheit der Struktur des Maltosemoleküls besteht darin, dass es aus dem α-Anomer der Glucose aufgebaut ist:

Das Vorhandensein von freiem glycosidischem Hydroxyl führt zu den Haupteigenschaften von Maltose:

Disaccharide

Fähigkeit zur Tautomerie und Mutarotation:

Maltose kann oxidiert und reduziert werden:

Für ein reduzierendes Disaccharid können Phenylhydrazon und eine Lücke erhalten werden:

Das reduzierende Disaccharid kann in Gegenwart von Chlorwasserstoff mit Methylalkohol alkyliert werden:

Ob reduzierend oder nicht reduzierend - das Disaccharid kann in Gegenwart von feuchtem Silberoxid mit Methyliodid alkyliert oder mit Essigsäureanhydrid acetyliert werden. In diesem Fall reagieren alle Hydroxylgruppen des Disaccharids:

Ein anderes Produkt der höheren Polysaccharidhydrolyse ist Cellobiosedisaccharid:

Sowohl Cellobiose als auch Maltose werden aus zwei Glucoseresten aufgebaut. Der Hauptunterschied besteht darin, dass im Cellobiose-Molekül die Reste durch β-glycosidisches Hydroxyl verknüpft sind.

Gemessen an der Struktur des Cellobiose-Moleküls sollte es ein reduzierender Zucker sein. Sie hat auch alle chemischen Eigenschaften von Disacchariden.

Ein weiterer reduzierender Zucker ist Laktose - Milchzucker. Dieses Disaccharid kommt in jeder Milch vor und schmeckt nach Milch, obwohl es weniger süß als Zucker ist. Konstruiert aus Resten von β-D-Galactose und α-D-Glucose. Galactose ist ein Epimer von Glucose und zeichnet sich durch die Konfiguration des vierten Tetraeders aus:

Laktose hat alle Eigenschaften von reduzierenden Zuckern: Tautomerie, Mutarotation, Oxidation zu Laktobionsäure, Reduktion, Bildung von Hydrazonen und Lücken.

Aufgenommen am: 2017-08-01; Aufrufe: 141;

MEHR SEHEN:

Frage 2. Disaccharide

Glykosidbildung

Die glykosidische Bindung hat eine wichtige biologische Bedeutung, weil durch diese Bindung die kovalente Bindung von Monosacchariden in der Zusammensetzung der Oligo- und Polysaccharide stattfindet. Wenn eine glykosidische Bindung gebildet wird, wechselwirkt die anomere OH-Gruppe eines Monosaccharids mit der OH-Gruppe eines anderen Monosaccharids oder Alkohols. In diesem Fall erfolgt die Spaltung des Wassermoleküls und die Bildung O-glycosidische Bindung. Alle linearen Oligomere (außer Disacchariden) oder Polymere enthalten monomere Reste, die an der Bildung von zwei glykosidischen Bindungen beteiligt sind, mit Ausnahme von terminalen Resten. Einige glykosidische Reste können drei glykosidische Bindungen eingehen, was für verzweigte Oligo- und Polysaccharide charakteristisch ist. Oligo- und Polysaccharide können einen endständigen Rest eines Monosaccharids mit einer freien anomeren OH-Gruppe aufweisen, die nicht zur Bildung einer glykosidischen Bindung verwendet wird. In diesem Fall ist beim Öffnen des Kreislaufs die Bildung einer freien Carbonylgruppe möglich, die oxidieren kann. Solche Oligo- und Polysaccharide haben reduzierende Eigenschaften und werden daher als reduzierend oder reduzierend bezeichnet.

Abbildung - Die Struktur des Polysaccharids.

A. Bildung von a-1,4- und a-1,6-glycosidischen Bindungen.

B. Die Struktur des linearen Polysaccharids:

1 - a-1,4-glycosidische Bindungen zwischen Manomeren;

2 - nicht reduzierendes Ende (die Bildung einer freien Carbonylgruppe im anomeren Kohlenhydrat ist nicht möglich);

3 - Wiederherstellungsende (möglicherweise Öffnen des Zyklus unter Bildung einer freien Carbonylgruppe im anomeren Kohlenstoff).

Die monomere OH-Gruppe des Monosaccharids kann mit der NH2-Gruppe anderer Verbindungen wechselwirken, was zur Bildung einer N-glycosidischen Bindung führt. Eine ähnliche Verbindung besteht bei Nukleotiden und Glykoproteinen.

Abbildung - Struktur der N-glycosidischen Bindung

Frage 2. Disaccharide

Oligosaccharide enthalten zwei bis zehn Monosaccharidreste, die durch eine glykosidische Bindung verbunden sind. Disaccharide sind die gebräuchlichsten oligomeren Kohlenhydrate, die in freier Form gefunden werden, d.h. nicht an andere Verbindungen gebunden. Disaccharide sind chemisch gesehen Glykoside, die 2 Monosaccharide enthalten, die durch eine glykosidische Bindung in a- oder b-Konfiguration verbunden sind. Lebensmittel enthalten hauptsächlich Disaccharide wie Saccharose, Lactose und Maltose.

Abbildung - Lebensmitteldisaccharide

Saccharose ist ein Disaccharid, das aus a-D-Glucose und b-D-Fructose besteht, die durch eine b-1,2-glycosidische Bindung verbunden sind. In Saccharose sind sowohl anomere OH-Gruppen von Glucose- als auch Fructoseresten an der Bildung einer glycosidischen Bindung beteiligt. Deshalb Saccharose gilt nicht für reduzierende Zucker. Saccharose ist ein lösliches Disaccharid mit süßem Geschmack.

Disaccharide. Eigenschaften von Disacchariden.

Die Quelle von Saccharose sind Pflanzen, insbesondere Zuckerrohr, Zuckerrohr. Letzteres erklärt das Auftreten des Trivialnamens Saccharose - "Rohrzucker".

Laktose - Milchzucker. Laktose wird zu Glukose und Galaktose hydrolysiert. Das wichtigste Milchdisaccharid für Säugetiere. In der Kuhmilch sind bis zu 5% Laktose enthalten, bei den Frauen bis zu 8%. In Lactose ist die anomere OH-Gruppe des ersten Kohlenstoffatoms des D-Galactose-Restes über eine b-glycosidische Bindung mit dem vierten Kohlenstoffatom der D-Glucose verbunden (b-1,4-Bindung). Da das anomere Kohlenstoffatom des Glucoserestes nicht an der Bildung der glycosidischen Bindung beteiligt ist, entsteht daher Lactose bezieht sich auf reduzierende Zucker.

Maltozavod wird mit Produkten geliefert, die teilweise hydrolysierte Stärke enthalten, z. B. Malz, Bier. Maltose entsteht durch den Abbau von Stärke im Darm und teilweise in der Mundhöhle. Maltose besteht aus zwei D-Glucoseresten, die durch eine 1,4-glycosidische Bindung verbunden sind. Bezieht sich auf reduzierende Zucker.

Frage 3. Polysaccharide:

Klassifizierung

In Abhängigkeit von der Struktur der Monosaccharidreste können Polysaccharide in Homopolysaccharide (alle Monomere sind identisch) und Heteropolysaccharide (Monomere sind unterschiedlich) unterteilt werden. Beide Arten von Polysacchariden können sowohl eine lineare Anordnung von Monomeren als auch eine verzweigte aufweisen.

Die folgenden strukturellen Unterschiede zwischen Polysacchariden werden unterschieden:

  • die Struktur der Monosaccharide, aus denen die Kette besteht;
  • die Art der glykosidischen Bindungen, die die Monomere zu Ketten verbinden;
  • Sequenz von Monosaccharidresten in der Kette.

In Abhängigkeit von den Funktionen, die sie erfüllen (biologische Rolle), können Polysaccharide in drei Hauptgruppen eingeteilt werden:

  • Reservepolysaccharide, die die Energiefunktion erfüllen. Diese Polysaccharide dienen als Glukosequelle, die der Körper bei Bedarf verwendet. Die Reservefunktion von Kohlenhydraten wird durch ihre polymere Natur bereitgestellt. Polysaccharide schwerer löslich, als Monosaccharide beeinflussen sie daher den osmotischen Druck nicht und kann sich daher in der Zelle ansammeln, zum Beispiel Stärke - in Pflanzenzellen, Glykogen - in Tierzellen;
  • Strukturpolysaccharide, die Zellen und Organe mit mechanischer Festigkeit versorgen;
  • Polysaccharide, die die extrazelluläre Matrix bilden, beteiligen sich an der Bildung von Geweben sowie an der Zellproliferation und -differenzierung. Die extrazellulären Matrixpolysaccharide sind wasserlöslich und stark hydratisiert.

Aufgenommen am: 2016-04-06; Aufrufe: 583;

MEHR SEHEN:

Wahre, empirische oder grobe Formel: C12H22O11

Chemische Zusammensetzung von Maltose

Molekulargewicht: 342.297

Maltose (aus dem Englischen. Malt - Malz) - Malzzucker, 4-O-α-D-Glucopyranosyl-D-Glucose, ein natürliches Disaccharid, das aus zwei Glucoseresten besteht; in großen Mengen in gekeimten Körnern (Malz) von Gerste, Roggen und anderen Körnern enthalten; Auch in Tomaten, Pollen und Nektar einiger Pflanzen enthalten.
Die Biosynthese von Maltose aus β-D-Glucopyranosylphosphat und D-Glucose ist nur bei einigen Bakterienarten bekannt. Maltose entsteht in tierischen und pflanzlichen Organismen durch den enzymatischen Abbau von Stärke und Glykogen (siehe Amylase).
Maltose wird vom menschlichen Körper leicht aufgenommen. Die Aufspaltung von Maltose in zwei Glucosereste erfolgt durch die Einwirkung des Enzyms a-Glucosidase oder Maltase, das in Verdauungssäften von Tieren und Menschen, in gekeimten Körnern, in Schimmelpilzen und Hefen enthalten ist. Das genetisch bedingte Fehlen dieses Enzyms in der Darmschleimhaut des Menschen führt zu einer angeborenen Unverträglichkeit gegenüber Maltose, einer schweren Krankheit, die den Ausschluss von Maltose, Stärke und Glykogen aus der Nahrung oder den Zusatz von Maltase zur Nahrung erfordert.

α-Maltose - (2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-Trihydroxy-6- (hydroxymethyl) oxanyl] oxy-6- (Hydroxymethyl) oxan-2,3,4-triol
β-Maltose - (2S, 3R, 4S, 5R, 6R) -5 - [(2R, 3R, 4S, 5R, 6R) -2,3,4-Trihydroxy-6- (hydroxymethyl) oxanyl] oxy-6- (Hydroxymethyl) oxan-2,3,4-triol

Maltose ist ein reduzierender Zucker, da sie eine unsubstituierte Hemiacetalhydroxylgruppe aufweist.
Beim Kochen von Maltose mit verdünnter Säure und unter Einwirkung des Enzyms wird Maltose hydrolysiert (es entstehen zwei Moleküle Glucose C6H12O6).
C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6

(aus englischem Malz ≈ Malz), Malzzucker, ein natürliches Disaccharid, das aus zwei Glucoseresten besteht; in großen Mengen in gekeimten Körnern (Malz) von Gerste, Roggen und anderen Körnern enthalten; Auch in Tomaten, Pollen und Nektar einiger Pflanzen enthalten. M. ist leicht wasserlöslich, hat einen süßen Geschmack; ist ein reduzierender Zucker, da er eine unsubstituierte Hemiacetalhydroxylgruppe aufweist. Die Biosynthese von M. aus b-D-Glucopyranosylphosphat und D-Glucose ist nur bei einigen Bakterienarten bekannt. In tierischen und pflanzlichen Organismen M.

gebildet durch enzymatischen Abbau von Stärke und Glykogen (siehe Amylase). Die Aufspaltung von M. in zwei Glucosereste erfolgt durch die Einwirkung des Enzyms a-Glucosidase oder Maltase, das in den Verdauungssäften von Tieren und Menschen enthalten ist, in gekeimten Körnern, in Schimmelpilzen und Hefen. Genetisch bedingt durch das Fehlen dieses Enzyms in der menschlichen Darmschleimhaut kommt es zu einer angeborenen Unverträglichkeit M. - eine schwere Krankheit, die den Ausschluss von M., Stärke und Glykogen oder die Zugabe von Maltase in die Nahrung erfordert.

Lit.: Chemistry of carbohydrates, M., 1967; Harris G., Fundamentals of Human Biochemical Genetics, übersetzt aus dem Englischen, M., 1973.

http://magictemple.ru/maltoza-sostoit-iz/

Maltose

Maltose ("Maltum", übersetzt aus dem Lateinischen "Malz") ist ein natürliches Disaccharid, das aus zwei miteinander verbundenen D-Glucose-Resten besteht.

Ein anderer Name für den Stoff ist „Malzzucker“. Der Begriff wurde dem französischen Chemiker Nikol Theodor de Saussure zu Beginn des 19. Jahrhunderts zugeordnet.

Die Hauptaufgabe der Verbindung besteht darin, den menschlichen Körper mit Energie zu versorgen. Maltose wird durch Einwirkung von Malz auf Stärke hergestellt. Zucker in der "freien Form" kommt in Tomaten, Schimmelpilzen, Hefen, gekeimten Gerstenkörnern, Orangen, Honig vor.

Allgemeine Informationen

Maltose - was ist das?

4-O-α-D-Glucopyranosyl-D-Glucose ist ein weißes kristallines Pulver, das in Wasser gut löslich und in Ether und Ethylalkohol unlöslich ist. Das Disaccharid wird durch das Enzym Maltose und Säuren hydrolysiert, die in Leber, Blut, Pankreassaft und Darm, Muskeln vorkommen. Es stellt Lösungen von Fehling (Kupfertartratreagenz) und Silbernitrat wieder her.

Die chemische Formel von Maltose lautet C12H22O11.

Was ist der Nährwert des Produkts?

Malzzucker ist im Gegensatz zu Zuckerrohr und Rüben weniger süß. Es wird als Nahrungsergänzungsmittel zur Herstellung von Sbiten, Met, Kwas und hausgemachtem Bier verwendet.

Interessanterweise wird die Süße von Fructose auf 173 Punkte, Saccharose auf 100 Punkte, Glucose auf 81 Punkte, Maltose auf 32 Punkte und Lactose auf 16 Punkte geschätzt. Um Übergewichtsprobleme zu vermeiden, messen Sie die Kohlenhydrataufnahme trotzdem mit der Menge der verbrauchten Kalorien.

Das Energieverhältnis von Maltose B: W: Y beträgt 0%: 0%: 105%. Kalorien - 362 kcal pro 100 Gramm Produkt.

Disaccharidstoffwechsel

Maltose wird vom menschlichen Körper leicht aufgenommen. Die Verbindung wird durch die im Verdauungssaft enthaltenen Enzyme Maltase und a-Glucosidase gespalten. Ihre Abwesenheit weist auf ein genetisches Versagen des Körpers hin und führt zu einer angeborenen Unverträglichkeit gegenüber Malzzucker. Um die Gesundheit zu erhalten, ist es daher wichtig, dass diese Menschen Lebensmittel, die Glykogen, Stärke, Maltose oder regelmäßig Maltase-Enzyme enthalten, aus der Ernährung streichen.

Normalerweise wird bei einer gesunden Person nach dem Eintritt in die Mundhöhle das Disaccharid dem Enzym Amylase ausgesetzt. Dann gelangt Kohlenhydratnahrung in Magen und Darm, wo Pankreasenzyme für die Verdauung ausgeschieden werden. Die endgültige Verarbeitung des Disaccharids zu Monosacchariden erfolgt durch die Zotten, die den Dünndarm auskleiden. Die freigesetzten Glucosemoleküle decken schnell die Energiekosten einer Person unter intensiven Belastungen. Darüber hinaus wird Maltose durch teilweise hydrolytische Spaltung der Hauptreserveverbindungen - Stärke und Glykogen - gebildet.

Sein glykämischer Index beträgt 105, daher sollten Diabetiker dieses Produkt von der Speisekarte ausschließen, da es eine starke Insulinfreisetzung und einen raschen Anstieg des Blutzuckerspiegels verursacht.

Täglicher Bedarf

Die chemische Zusammensetzung von Maltose hängt von den Rohstoffen ab, aus denen sie hergestellt wird (Weizen, Gerste, Mais, Roggen).

Gleichzeitig enthält der gemittelte Vitamin-Mineral-Komplex des Malzzuckers folgende Nährstoffe:

Ernährungswissenschaftler empfehlen, die Zuckeraufnahme auf 100 Gramm pro Tag zu begrenzen. Gleichzeitig kann die Anzahl der Maltosen pro Tag bei Erwachsenen bis zu 35 Gramm betragen.

Um die Belastung der Bauchspeicheldrüse zu verringern und die Entwicklung von Fettleibigkeit zu verhindern, sollte die Verwendung der täglichen Norm für Malzzucker vermieden werden, andere zuckerhaltige Produkte (Fructose, Glucose, Saccharose) einzunehmen. Ältere Menschen sollten den Wirkstoff auf 20 Gramm pro Tag reduzieren.

Intensive körperliche Aktivität, Sport und gesteigerte geistige Aktivität erfordern einen hohen Energieverbrauch und erhöhen den Bedarf des Körpers an Maltose und einfachen Kohlenhydraten. Bewegungsmangel, Diabetes und Bewegungsmangel erfordern dagegen eine Begrenzung der Disaccharidmenge auf 10 g pro Tag.

Symptome, die auf einen Maltosemangel im Körper hinweisen:

  • depressive Stimmung;
  • Schwäche;
  • Mangel an Kraft;
  • Apathie;
  • Lethargie;
  • Energieverarmung.

In der Regel ist das Fehlen eines Disaccharids selten, da der menschliche Körper selbst eine Verbindung aus Glykogen, Stärke, herstellt.

Symptome einer Überdosierung von gemälztem Zucker:

  • Verdauungsstörungen;
  • allergische Reaktionen (Hautausschlag, Juckreiz, brennende Augen, Dermatitis, Bindehautentzündung);
  • Übelkeit;
  • Aufblähung;
  • Apathie;
  • trockener Mund.

Wenn die Symptome eines Überschusses auftreten, sollte die Einnahme von maltosereichen Lebensmitteln abgebrochen werden.

Nutzen und Schaden

Maltose ist in der Zusammensetzung der Paste aus geschreddertem, gekeimtem Weizen eine Mine aus Vitaminen, Mineralstoffen, Ballaststoffen und Aminosäuren.

Es ist eine universelle Energiequelle für die Zellen des Körpers. Denken Sie daran, dass die Langzeitlagerung von Malzzucker zu einem Verlust der positiven Eigenschaften führt.

Es ist Maltose untersagt, Personen mit Unverträglichkeiten gegenüber dem Produkt aufzunehmen, da dies die menschliche Gesundheit ernsthaft schädigen kann.

Darüber hinaus führt eine zuckerhaltige Substanz bei unkontrollierter Verwendung zu:

  • Störung des Kohlenhydratstoffwechsels;
  • Fettleibigkeit;
  • die Entwicklung von Herzkrankheiten;
  • erhöhte Blutzuckerwerte;
  • Cholesterin erhöhen;
  • das Auftreten von Arteriosklerose im Frühstadium;
  • eine Abnahme der Funktion des Inselapparates, die Bildung eines Prädiabeteszustands;
  • Verletzung der Sekretion von Enzymen des Magens, des Darms;
  • die Zerstörung des Zahnschmelzes;
  • Hypertonie;
  • verminderte Immunität;
  • erhöhte Müdigkeit;
  • Kopfschmerzen.

Um die Gesundheit und Gesundheit des Körpers zu erhalten, wird empfohlen, Malzzucker in einer moderaten Menge zu verwenden, die die tägliche Rate nicht überschreitet. Andernfalls werden die positiven Eigenschaften des Produkts in Mitleidenschaft gezogen, und er beginnt zu Recht, seinen stillschweigenden Namen "süßer Tod" zu rechtfertigen.

Quellen

Maltose wird durch Fermentation von Malz hergestellt, bei dem die folgenden Getreidearten verwendet werden: Weizen, Mais, Roggen, Reis oder Hafer. Es ist interessant, dass aus Schimmelpilzen gewonnener Malzzucker ein Teil der Melasse ist.

http://foodandhealth.ru/komponenty-pitaniya/maltoza/

Maltose

Maltose oder gemälzter Zucker ist ein natürliches Disaccharid, das ein Zwischenprodukt beim Abbau von Stärke und Glykogen ist.

In seiner freien Form in Lebensmitteln ist es in Honig, Malz, Bier, Melasse, gekeimten Körnern enthalten.

Maltose besteht aus zwei D-Glucoseresten, die durch eine O-glycosidische Bindung miteinander verbunden sind, und hat die folgende Strukturformel:

Abb. 6.8. Die Strukturformel von Maltose

Maltose ist ein Homooligosaccharid, da es aus Rückständen besteht
α-D - Glucose.

Zwischen α-С wird eine O-glycosidische Bindung gebildet1-das Kohlenstoffatom eines Glucoserestes und das Sauerstoffatom der bei C befindlichen Hydroxylgruppe4-Kohlenstoffatom eines anderen Glucoserestes.

Bezeichnet als α (1 → 4) glycosidische Bindung.

Maltose wird im Körper durch Enzyme Amylasen zu Monosacchariden hydrolysiert, die die Darmwände durchdringen. Dann verwandeln sie sich in Phosphate und gelangen bereits in dieser Form ins Blut.

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KAPITEL 11. KOHLENHYDRATE

Kohlenhydrate sind Teil der Zellen und Gewebe aller pflanzlichen und tierischen Organismen. Sie sind als Energieträger in Stoffwechselprozessen von großer Bedeutung.

Kohlenhydrate sind der Hauptbestandteil der Nahrung von Säugetieren. Ihr bekannter Vertreter - Glucose - kommt in Gemüsesäften, Früchten, Früchten und insbesondere in Trauben (daher der Name Traubenzucker) vor. Es ist ein wesentlicher Bestandteil des Blutes und Gewebes von Tieren und eine direkte Energiequelle für zelluläre Reaktionen.

Kohlenhydrate entstehen in Pflanzen bei der Photosynthese aus Kohlendioxid und Wasser. Für den Menschen ist die Hauptquelle für Kohlenhydrate pflanzliche Nahrung.

Kohlenhydrate werden in Monosaccharide und Polysaccharide unterteilt. Monosaccharide hydrolysieren nicht zu einfacheren Kohlenhydraten. Zur Hydrolyse befähigte Polysaccharide können als Produkte der Polykondensation von Monosacchariden angesehen werden. Polysaccharide sind hochmolekulare Verbindungen, deren Makromoleküle Hunderte und Tausende von Monosaccharidresten enthalten. Eine Zwischengruppe zwischen Mono- und Polysacchariden besteht aus Oligosacchariden (aus dem Griechischen. Oligos - ein bisschen) mit einem relativ geringen Molekulargewicht.

Ein Teil der oben genannten Bezeichnungen, Saccharide, ist mit der bisher verwendeten gebräuchlichen Bezeichnung Kohlenhydrate, Zucker, verbunden.

11.1.1. Struktur und Stereoisomerie

Monosaccharide sind in der Regel Feststoffe, die in Wasser gut löslich, in Alkohol schlecht und in den meisten organischen Lösungsmitteln unlöslich sind. Fast alle Monosaccharide haben einen süßen Geschmack.

Monosaccharide können sowohl in offener (Oxoform) als auch in cyclischer Form vorliegen. In Lösung befinden sich diese isomeren Formen im dynamischen Gleichgewicht.

Formulare öffnen. Monosaccharide (Monosaccharide) sind heterofunktionelle Verbindungen. Ihre Moleküle enthalten gleichzeitig Carbonyl (Aldehyd oder Keton) und mehrere Hydroxylgruppen, dh Monosaccharide sind Polyhydroxycarbonylverbindungen - Polyhydroxyaldehyde und Polyhydroxyketone. Sie haben eine unverzweigte Kohlenstoffkette.

Monosaccharide werden nach der Art der Carbonylgruppe und der Länge der Kohlenstoffkette klassifiziert. Monosaccharide, die eine Aldehydgruppe enthalten, werden Aldosen und eine Ketongruppe (üblicherweise in Position 2) Ketose genannt (das Suffix -ose wird für die Namen der Monosaccharide verwendet: Glucose, Galactose, Fructose usw.). Im Allgemeinen kann die Struktur von Aldosen und Ketosen wie folgt dargestellt werden.

Abhängig von der Länge der Kohlenstoffkette (3-10 Atome) werden Monosaccharide in Triosen, Tetrosen, Pentosen, Hexosen, Heptosen usw. unterteilt. Pentosen und Hexosen sind am häufigsten.

Stereoisomerie. Moleküle von Monosacchariden enthalten mehrere Chiralitätszentren, weshalb viele Stereoisomere mit der gleichen Strukturformel existieren. Zum Beispiel gibt es vier asymmetrische Kohlenstoffatome in Aldohexose und 16 Stereoisomere (2 4) entsprechen ihm, d. H. 8 Enantiomerenpaare. Im Vergleich zu den entsprechenden Aldosen enthalten Ketohexosen ein chirales Kohlenstoffatom weniger, daher sinkt die Anzahl der Stereoisomeren (2 3) auf 8 (4 Enantiomerenpaare).

Die offenen (nicht-cyclischen) Formen von Monosacchariden sind als Fisher-Projektionsformeln dargestellt (siehe 7.1.2). Die Kohlenstoffkette in ihnen wird vertikal aufgezeichnet. Bei Aldosen wird oben eine Aldehydgruppe und bei Ketose eine dem Carbonyl benachbarte primäre Alkoholgruppe angeordnet. Aus diesen Gruppen beginnt die Nummerierung der Kette.

Zur Bezeichnung der Stereochemie wird das D, L-System verwendet. Die Zuordnung eines Monosaccharids zur D- oder L-Reihe erfolgt je nach Konfiguration des von der Oxogruppe am weitesten entfernten Chiralitätszentrums, unabhängig von der Konfiguration der anderen Zentren! Bei Pentosen ist dieses „Bestimmungszentrum“ das C-4-Atom und bei Hexosen C-5. Die Position der OH-Gruppe am letzten Chiralitätszentrum auf der rechten Seite zeigt an, dass das Monosaccharid zur D-Serie gehört, links - zur L-Serie, d. H. In Analogie zum stereochemischen Standard - Glycerinaldehyd (siehe 7.1.2).

Es ist bekannt, dass zur Bezeichnung der stereochemischen Struktur von Verbindungen mit mehreren Chiralitätszentren das R, S-System universell ist (siehe 7.1.2). Die Sperrigkeit der Namen von Monosacchariden, die auf diese Weise erhalten werden, schränkt jedoch ihre praktische Anwendung ein.

Die meisten natürlichen Monosaccharide gehören zur D-Serie. Bei Aldopentose sind D-Ribose und D-Xylose üblich und bei Ketopentose sind D-Ribulose und D-Xylulose zu finden.

Gebräuchliche Bezeichnungen für Ketose werden durch das Einfügen des Suffix -ul in die Namen der entsprechenden Aldose gebildet: Ribose entspricht Ribulose, Xylose entspricht Xylulose (diese Regel hinterlässt den Namen "Fructose", der keinen Zusammenhang mit dem Namen der entsprechenden Aldose hat).

Wie aus den obigen Formeln ersichtlich ist, sind stereoisomere d-Aldohexosen sowie d-Aldopentosen und d-Ketopentosen Diastereomere. Darunter sind solche, die sich in der Konfiguration nur eines Chiralitätszentrums unterscheiden. Diastereomere, die sich in der Konfiguration von nur einem asymmetrischen Kohlenstoffatom unterscheiden, werden Epimere genannt. Epimere - ein Spezialfall von Diastereomeren. Zum Beispiel sind D-Glucose und D-Galactose unterschiedlich.

voneinander nur die Konfiguration des C-4-Atoms, d. h. sie sind Epimere von C-4. In ähnlicher Weise sind D-Glucose und D-Mannose Epimere an C-2 und D-Ribose und D-Xylose an C-3.

Jede Aldose der d-Reihe entspricht dem Enantiomer der l-Reihe mit der entgegengesetzten Konfiguration aller Chiralitätszentren.

Zyklische Formen. Die offenen Formen von Monosacchariden eignen sich zur Berücksichtigung der räumlichen Beziehungen zwischen stereoisomeren Monosacchariden. Tatsächlich sind Monosaccharide von cyclischer Semiacetalstruktur. Die Bildung cyclischer Formen von Monosacchariden kann als Ergebnis der intramolekularen Wechselwirkung der im Monosaccharidmolekül enthaltenen Carbonyl- und Hydroxylgruppen (siehe 9.2.2) dargestellt werden.

Die Halbacetalhydroxylgruppe wird in der Kohlenhydratchemie als glycosidisch bezeichnet. Aufgrund seiner Eigenschaften unterscheidet es sich signifikant von den anderen (Alkohol-) Hydroxylgruppen.

Durch die Cyclisierung entstehen thermodynamisch stabilere Furanose- (fünfgliedrige) und Pyranose-Zyklen (sechsgliedrige). Die Namen der Zyklen leiten sich von den Namen verwandter heterocyclischer Verbindungen - Furan und Pyran - ab.

Die Bildung dieser Zyklen hängt mit der Fähigkeit der Kohlenstoffketten von Monosacchariden zusammen, eine ausreichend vorteilhafte chelatartige Konformation anzunehmen (siehe 7.2.1). Infolgedessen kommen die Aldehyd- (oder Keton-) und Hydroxylgruppen an C-4 (oder C-5) im Raum zusammen, d. H. Jene funktionellen Gruppen, aufgrund deren Wechselwirkung eine intramolekulare Cyclisierung auftritt. Reagiert eine Hydroxylgruppe an C-5 in Aldohexosen, so entsteht ein Halbacetal mit einem sechsgliedrigen Pyranose-Zyklus. Ein ähnlicher Zyklus bei der Ketohexose wird durch Teilnahme an der Reaktion einer Hydroxylgruppe an C-6 erhalten.

In den Namen der cyclischen Formen zusammen mit dem Namen des Monosaccharids geben Sie die Größe des Zyklus mit den Worten Pyranose oder Furanose an. Nimmt eine Hydroxylgruppe an C-4 an der Cyclisierung in Aldohexosen und an C-5 in Ketohexosen teil, werden Hemiocetale mit einem fünfgliedrigen Furanose-Zyklus erhalten.

In der cyclischen Form entsteht ein zusätzliches Chiralitätszentrum - das Kohlenstoffatom, das zuvor Teil der Carbonylgruppe war (in Aldosen ist dies C-1). Dieses Atom wird als anomer bezeichnet, und die beiden entsprechenden Stereoisomere werden als α- und β-Anomere bezeichnet (Abb. 11.1). Anomere sind ein Sonderfall von Epimeren.

Unterschiedliche Konfigurationen des anomeren Kohlenstoffatoms ergeben sich dadurch, dass die Aldehydgruppe aufgrund der Rotation um die C-1-C-2-σ-Bindung vom nucleophilen Sauerstoffatom tatsächlich von verschiedenen Seiten angegriffen wird (siehe Abb. 11.1). Infolgedessen werden Halbacetale mit entgegengesetzten Konfigurationen des anomeren Zentrums gebildet.

Im α-Anomer ist die Konfiguration des Anomerenzentrums die gleiche wie die Konfiguration des Chiralitätszentrums „Ende“, das bestimmt, ob es zur d- oder zur l-Reihe gehört, während es im β-Anomer umgekehrt ist. In den Fisher-Projektionsformeln für d-reihige Monosaccharide im α-Anomer befindet sich die OH-Glycosidgruppe rechts und im β-Anomer links von der Kohlenstoffkette.

Abb. 11.1. Bildung von α- und β-Anomeren am Beispiel von d-Glucose

Heuors Formula. Die zyklischen Formen der Monosaccharide sind in Form perspektivischer Heurs-Formeln dargestellt, in denen die Zyklen in Form flacher Polygone senkrecht zur Figurenebene dargestellt sind. Das Sauerstoffatom befindet sich im Pyranose-Zyklus ganz rechts in der Furanose hinter der Ebene des Zyklus. Symbole von Kohlenstoffatomen in Zyklen zeigen nicht an.

Um zu den Heurs-Formeln zu gelangen, wird die zyklische Formel von Fisher so transformiert, dass sich das Sauerstoffatom des Zyklus auf derselben geraden Linie befindet wie die Kohlenstoffatome im Zyklus. Dies wird im Folgenden am Beispiel von a-d-Glucopyranose durch zwei Permutationen am C-5-Atom gezeigt, was die Konfiguration dieses asymmetrischen Zentrums nicht ändert (siehe 7.1.2). Wenn die transformierte Fisher-Formel horizontal positioniert ist, wie es die Regeln zum Schreiben von Heuors-Formeln erfordern, befinden sich die Substituenten rechts von der vertikalen Linie der Kohlenstoffkette unter der Zyklusebene und die links davon befindlichen Substituenten oberhalb dieser Ebene.

Bei der d-Aldohexose in der Pyranoseform (und bei der d-Aldopentose in der Furanoseform) befindet sich die CH 2 OH-Gruppe immer oberhalb der Ebene des Zyklus, die ein formales Zeichen der d-Reihe ist. Die glycosidische Hydroxylgruppe in den a-Anomeren von d-Aldose erscheint unter der Zyklusebene, in den β-Anomeren - oberhalb der Ebene.

Der Einfachheit halber werden in Heuors Formeln häufig die Symbole der Wasserstoffatome und ihre Bindungen an die Kohlenstoffatome des Zyklus nicht dargestellt. Wenn es sich um ein Gemisch von Anomeren oder Stereoisomeren mit unbekannter Konfiguration des Anomerenzentrums handelt, wird die Position der glykosidischen Gruppe OH durch eine Wellenlinie angezeigt.

Nach den gleichen Regeln wird der Übergang auch bei der Ketose durchgeführt, was im folgenden am Beispiel eines der Anomeren der Furanoseform der d-Fructose gezeigt wird.

Im festen Zustand liegen Monosaccharide in cyclischer Form vor. In Abhängigkeit von dem Lösungsmittel, aus dem d-Glucose umkristallisiert wurde, wird es entweder als a-d-Glucopyranose (aus Alkohol oder Wasser) oder als β-d-Glucopyranose (aus Pyridin) erhalten. Sie unterscheiden sich in der Größe des spezifischen Drehwinkels [a]D 20, nämlich +112? bei a-anomer und +19? am β-Anomer. In einer frisch zubereiteten Lösung

Jedes Anomer beobachtet beim Stehenlassen eine Änderung der spezifischen Rotation, bis ein konstanter Rotationswinkel, der für diese und die andere Lösung gleich ist, +52,5 & Omega; beträgt.

Die zeitliche Änderung des Drehwinkels der Polarisationsebene von Licht mit Kohlenhydratlösungen wird als Mutarotation bezeichnet.

Die chemische Essenz der Mutarotation ist die Fähigkeit von Monosacchariden, in Form eines Gleichgewichtsgemisches aus Tautomeren - offenen und cyclischen Formen - zu existieren. Diese Art von Tautomerie wird Cyclooxo-Tautomerie genannt.

In Lösungen wird das Gleichgewicht zwischen den vier cyclischen Tautomeren der Monosaccharide durch die offene Form, das Oxoform, hergestellt. Die gegenseitige Umwandlung von a- und β-Anomeren ineinander über ein intermediäres Oxoform wird als Anomerisierung bezeichnet.

In einer Lösung liegt d-Glucose daher in Form von Tautomeren vor: Oxoformen und a- und β-Anomeren von cyclischen Pyranose- und Furanose-Formen.

In einem Gemisch von Tautomeren überwiegen Pyranoseformen. Oxoform sowie Tautomere mit Furanose-Zyklen sind in geringen Mengen enthalten. Wichtig ist jedoch nicht der absolute Gehalt eines Tautomers, sondern die Möglichkeit seines Ineinandergreifens, was zur Wiederauffüllung der Menge der "gewünschten" Form führt, wenn sie verbraucht wird.

in jedem Prozess. Beispielsweise reagiert Glucose trotz des nicht signifikanten Oxoformgehalts, was für die Aldehydgruppe charakteristisch ist.

Ähnliche tautomere Transformationen treten in Lösungen mit allen Monosacchariden und den bekanntesten Oligosacchariden auf. Das folgende Diagramm zeigt die tautomeren Umwandlungen des wichtigsten Vertreters von Ketohexose, d-Fructose, der in Früchten, Honig und auch einem Teil von Saccharose enthalten ist (siehe 11.2.2).

Hewors visuelle Formeln spiegeln jedoch nicht die reale Geometrie der Monosaccharidmoleküle wider, da die fünf- und sechsgliedrigen Zyklen nicht flach sind. Somit nimmt der sechsgliedrige pyranotische Zyklus wie Cyclohexan die günstigste Stuhlkonformation an (siehe 7.2.2). In üblichen Monosacchariden befinden sich die primäre Hauptalkoholgruppe CH 2 OH und die meisten Hydroxylgruppen in günstigeren Äquatorpositionen.

Von den beiden Anomeren der d-Glucopyranose dominiert das β-Anomer in der Lösung, in der sich alle Substituenten, einschließlich der Halbacetalhydroxylgruppe, äquatorial befinden.

Die hohe thermodynamische Stabilität von D-Glucopyranose aufgrund seiner Konformationsstruktur erklärt die größte Verteilung von D-Glucose in der Natur unter Monosacchariden.

Die Konformationsstruktur der Monosaccharide bestimmt die räumliche Anordnung der Polysaccharidketten und bildet deren Sekundärstruktur.

11.1.4. Nicht klassische Monosaccharide

Nicht-klassische Monosaccharide sind eine Reihe von Verbindungen, die eine gemeinsame strukturelle "Architektur" mit gewöhnlichen "klassischen" Monosacchariden (Aldosen und Ketosen) aufweisen, sich jedoch entweder in der Modifikation einer oder mehrerer funktioneller Gruppen oder in der Abwesenheit einiger von ihnen unterscheiden. In solchen Verbindungen fehlt häufig die OH-Gruppe. Sie werden aufgerufen, indem zum Namen des ursprünglichen Monosaccharids das Präfix Desoxy- (dh das Fehlen der OH-Gruppe) und der Name des „neuen“ Substituenten hinzugefügt werden.

Dezoxy Zucker. Der gebräuchlichste Desoxyzucker, 2-Desoxy-D-ribose, ist eine Strukturkomponente der DNA. Natürliche Herzglykoside (siehe 15.3.5), die in der Kardiologie verwendet werden, enthalten Reste von Didesoxyzuckern, beispielsweise Digitoxosen (Herzglykoside von Digitalis).

Aminosugara. Diese Derivate, die anstelle der Hydroxylgruppe eine Aminogruppe enthalten (üblicherweise an C-2), haben basische Eigenschaften und bilden mit Säuren kristalline Salze. Die wichtigsten Vertreter von Aminozuckern sind Analoga von D-Glucose und D-Galactose, für die sie häufig halbtriviale verwenden

Andere Namen sind D-Glucosamin bzw. D-Galactosamin. Die Aminogruppe in ihnen kann mit Resten von Essigsäure, manchmal Schwefelsäure, acyliert werden.

Aldit. Zu den Alditolen, auch Zuckeralkohole genannt, gehören mehrwertige Alkohole, die anstelle der Oxogruppe = O eine Hydroxylgruppe enthalten. Jede Aldose entspricht einem Aldit, in dessen Namen das Suffix -it anstelle von -th verwendet wird, zum Beispiel d-Mannitol (aus d-Mannose). Aldithe sind symmetrischer aufgebaut als Aldosen, daher gibt es unter ihnen Mesoverbindungen (intern symmetrisch), z. B. Xylit.

Saurer Zucker. Monosaccharide, in denen anstelle der CH 2 OH-Einheit die COOH-Gruppe enthalten ist, haben die gebräuchliche Bezeichnung Uronsäuren. Ihre Namen verwenden eine Kombination von -uronic Säure anstelle des Suffixes -oza der entsprechenden Aldose. Es ist zu beachten, dass die Nummerierung der Kette vom Aldehyd-Kohlenstoffatom und nicht vom Carboxyl-Kohlenstoffatom ausgeht, um die strukturelle Affinität zum ursprünglichen Monosaccharid zu erhalten.

Uronsäuren sind Bestandteile pflanzlicher und bakterieller Polysaccharide (siehe 13.3.2).

Monosaccharide, die anstelle einer Aldehydgruppe eine Carboxylgruppe enthalten, werden als Aldonsäuren bezeichnet. Wenn an beiden Enden der Kohlenstoffkette Carboxylgruppen vorhanden sind, werden solche Verbindungen gemeinsam als Aldarinsäuren bezeichnet. In der Nomenklatur dieser Säuretypen werden Kombinationen verwendet: frische Säure und Frühlingssäure.

Aldon- und Aldarinsäuren können keine tautomeren cyclischen Formen bilden, da ihnen eine Aldehydgruppe fehlt. Aldarinsäuren können wie Alditole als Mesoverbindungen vorliegen (ein Beispiel ist Galactarsäure).

Ascorbinsäure (Vitamin C). Dieses vielleicht älteste und beliebteste Vitamin weist eine ähnliche Struktur wie Monosaccharide auf und ist ein γ-Lacton der Säure (I). Ascorbinsäure

gefunden in Früchten, insbesondere Zitrusfrüchten, Beeren (Wildrose, schwarze Johannisbeere), Gemüse, Milch. Es wird großtechnisch aus D-Glucose hergestellt.

Ascorbinsäure zeigt ziemlich stark saure Eigenschaften (pKa 4,2) aufgrund einer der Hydroxylgruppen des Endiolfragments. Wenn sich Salze bilden, öffnet sich der γ-Lactonring nicht.

Ascorbinsäure hat stark reduzierende Eigenschaften. Die während ihrer Oxidation gebildete Dehydroascorbinsäure wird leicht zu Ascorbinsäure reduziert. Dieser Prozess liefert eine Reihe von Redoxreaktionen im Körper.

11.1.5. Chemische Eigenschaften

Monosaccharide sind Substanzen mit einer hohen Reaktivität. Ihre Moleküle enthalten die folgenden wichtigsten Reaktionszentren:

• Halbacetalhydroxyl (farblich hervorgehoben);

• alkoholische Hydroxylgruppen (alle anderen außer Hemiacetal);

• Carbonylgruppe acyclischer Form.

Glykoside. Glykoside umfassen Derivate von cyclischen Kohlenhydraten, bei denen die Hemiacetalhydroxylgruppe durch die OR-Gruppe ersetzt ist. Die Nicht-Kohlenhydrat-Komponente von Glycosid wird als Aglycon bezeichnet. Die Verbindung zwischen dem anomeren Zentrum (in Aldosen ist dies C-1, in Ketose-C-2) und der Gruppe OR wird als glykosidisch bezeichnet. Glykoside sind Acetate von cyclischen Formen von Aldose oder Ketose.

In Abhängigkeit von der Größe des Oxidzyklus werden Glykoside in Pyranoside und Furanoside unterteilt. Glucoseglycoside werden Glucoside genannt, Ribosen werden Riboside usw. genannt. Dem vollständigen Namen der Glycoside folgen der Name des Restes R, die Konfiguration des Anomerenzentrums (α- oder β-) und der Name des Kohlenhydratrestes mit dem Ersatz des Suffixes -ose zu -osid (vgl Beispiele im Reaktionsschema unten).

Glykoside entstehen durch Wechselwirkung von Monosacchariden mit Alkoholen unter Bedingungen der Säurekatalyse. in diesem Fall reagiert nur die Hemiacetalgruppe OH.

Glykosidlösungen sind nicht mutarot.

Die Umwandlung eines Monosaccharids in ein Glykosid ist ein komplexer Prozess, der eine Reihe von aufeinanderfolgenden Reaktionen durchläuft. Im Allgemeinen ist er

Es ist logisch, acyclische Acetale zu erhalten (siehe 5.3). Aufgrund der Reversibilität der Reaktion in Lösung können sich die tautomeren Formen des Ausgangsmonosaccharids und der vier isomeren Glycoside (α- und β-Anomere von Furanosiden und Pyranosiden) jedoch im Gleichgewicht befinden.

Glykoside werden wie alle Acetale durch verdünnte Säuren hydrolysiert, sind jedoch in schwach alkalischem Milieu hydrolysebeständig. Die Hydrolyse von Glykosiden führt zu den entsprechenden Alkoholen und Monosacchariden und ist eine Reaktion, die deren Bildung umkehrt. Die enzymatische Hydrolyse von Glykosiden liegt der in tierischen Organismen durchgeführten Spaltung von Polysacchariden zugrunde.

Ester Monosaccharide werden leicht durch organische Säureanhydride unter Bildung von Estern unter Beteiligung aller Hydroxylgruppen acyliert. Beispielsweise werden bei der Wechselwirkung mit Essigsäureanhydrid Acetylderivate von Monosacchariden erhalten. Die Monosaccharidester hydrolysieren sowohl in sauren als auch in alkalischen Medien.

Besonders wichtig sind Ester anorganischer Säuren, insbesondere Phosphatester - Phosphate. Sie kommen in allen pflanzlichen und tierischen Organismen vor und sind metabolisch aktive Formen von Monosacchariden. Die wichtigste Rolle spielen Phosphate von D-Glucose und D-Fructose.

Schwefelsäureester - Sulfate - sind Teil der Bindegewebspolysaccharide (siehe 11.3.2).

Erholung. Wenn Monosaccharide reduziert werden (ihre Aldehyd- oder Ketongruppe), werden Alditole gebildet.

Hexatomare Alkohole - D-Glucit (Sorbit) und D-Mannit - werden durch Reduktion von Glucose bzw. Mannose erhalten. Aldithe sind leicht wasserlöslich, haben einen süßen Geschmack, einige von ihnen (Xylit und Sorbit) werden als Zuckerersatz für Diabetiker verwendet.

Bei der Reduktion von Aldose wird nur ein Polyol erhalten, während bei der Reduktion von Ketose eine Mischung aus zwei Polyolen erhalten wird; Beispielsweise werden D-Glucit und D-Mannit aus D-Fructose gebildet.

Oxidation. Oxidationsreaktionen dienen zum Nachweis von Monosacchariden, insbesondere von Glucose, in biologischen Flüssigkeiten (Urin, Blut).

In einem Monosaccharidmolekül kann jedes Kohlenstoffatom oxidiert werden, aber die Aldehydgruppe von Aldose wird am leichtesten in offener Form oxidiert.

Milde Oxidationsmittel (Bromwasser) können die Aldehydgruppe zu Carboxyl oxidieren, ohne andere Gruppen zu beeinflussen. Mit

Dabei entstehen Aldonsäuren. Wenn d-Glucose mit Bromwasser oxidiert wird, wird d-Gluconsäure erhalten. In der Medizin wird das Calciumsalz verwendet - Calciumgluconat.

Die Einwirkung stärkerer Oxidationsmittel wie Salpetersäure, Kaliumpermanganat und sogar Cu 2+ - oder Ag + -Ionen führt zu einem tiefen Abbau von Monosacchariden, wobei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen aufgebrochen werden. Die Kohlenstoffkette bleibt nur in einigen Fällen erhalten, beispielsweise wenn D-Glucose zu D-Glucarsäure oder D-Galactose zu Galactarsäure (Schleim) oxidiert wird.

Die entstehende Galactarsäure ist in Wasser schwer löslich und fällt aus, was zum Nachweis von Galactose nach der angegebenen Methode verwendet wird.

Aldosen können leicht durch komplexe Kupfer- (11) und Silberverbindungen mit Fehling- und Tollens-Reagenzien oxidiert werden (siehe auch 5.5). Solche Reaktionen sind aufgrund der Anwesenheit der (offenen) Aldehydform im tautomeren Gemisch möglich.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, Cu 2+ - oder Ag + -Ionen zu regenerieren, werden Monosaccharide und ihre Derivate, die eine potenzielle Aldehydgruppe enthalten, als reduzierend bezeichnet.

Glykoside zeigen kein reduzierendes Vermögen und ergeben mit diesen Reagenzien keinen positiven Test. Ketosen können jedoch Metallkationen reduzieren, da sie im alkalischen Milieu zu Aldosen isomerisiert werden.

Eine direkte Oxidation der CH 2 OH-Einheit der Monosaccharide zur Carboxylgruppe ist aufgrund des Vorhandenseins der Aldehydgruppe, die stärker zur Oxidation neigt, unmöglich, weshalb zur Umwandlung des Monosaccharids in Uronsäure das Monosaccharid mit einer geschützten Aldehydgruppe beispielsweise als Glycosid einer Oxidation unterworfen wird.

Die Bildung von Glucuronsäureglycosiden - Glucuroniden - ist ein Beispiel für den Biosynthesevorgang der Konjugation, dh das Binden von Arzneimitteln oder deren Metaboliten an Nährstoffe sowie an toxische Substanzen, gefolgt von der Ausscheidung aus dem Körper mit Urin.

Oligosaccharide sind Kohlenhydrate, die aus mehreren Monosaccharidresten (2 bis 10) bestehen, die durch eine glykosidische Bindung miteinander verbunden sind.

Die einfachsten Oligosaccharide sind Disaccharide (Bios), die aus zwei Monosaccharidresten bestehen und Glycoside (Vollacetale) sind, bei denen einer der Reste als Aglycon wirkt. Die Fähigkeit von Disacchariden, in einer sauren Umgebung unter Bildung von Monosacchariden zu hydrolysieren, hängt mit der Acetal-Natur zusammen.

Es gibt zwei Arten der Bindung von Monosaccharidresten:

• aufgrund der Halbacetalgruppe OH eines Monosaccharids und einer beliebigen Alkoholgruppe des anderen (im folgenden Beispiel Hydroxyl an C-4); Dies ist eine Gruppe von reduzierenden Disacchariden.

• unter Beteiligung von Hemiacetal-OH-Gruppen beider Monosaccharide; Dies ist eine Gruppe von nichtreduzierenden Disacchariden.

11.2.1. Disaccharide reduzieren

In diesen Disacchariden ist einer der Monosaccharidreste an der Bildung der glykosidischen Bindung aufgrund der Hydroxylgruppe beteiligt (am häufigsten an C-4). Das Disaccharid hat eine freie Hemiacetalhydroxylgruppe, wodurch die Fähigkeit, einen Zyklus zu öffnen, erhalten bleibt.

Die reduzierenden Eigenschaften solcher Disaccharide und die Mutarotation ihrer Lösungen sind auf Cyclooxotautomerie zurückzuführen.

Vertreter von reduzierenden Disacchariden sind Maltose, Cellobiose, Lactose.

Maltose. Dieses Disaccharid wird auch Malzzucker (aus dem Lateinischen Maltummalz) genannt. Es ist das Hauptprodukt der Stärkespaltung unter Einwirkung des von der Speicheldrüse sezernierten und ebenfalls im Malz enthaltenen β-Amylase-Enzyms (gekeimte und dann getrocknete und zerkleinerte Getreidekörner). Maltose schmeckt weniger süß als Saccharose.

Maltose ist ein Disaccharid, bei dem die Reste von zwei Molekülen d-Glucopyranose über eine (1 ^ 4) -Glucosidbindung verbunden sind.

Das an der Bildung dieser Bindung beteiligte aomere Kohlenstoffatom hat die a-Konfiguration, und das anomere Atom mit einer Hemiacetalhydroxylgruppe kann sowohl die a- als auch die β-Konfiguration (jeweils a- und β-Maltose) haben.

Im systematischen Namen des Disaccharids erhält das „erste“ Molekül das Suffix -osyl, während das „zweite“ das Suffix -ose beibehält. Darüber hinaus gibt der vollständige Name die Konfiguration beider anomerer Kohlenstoffatome an.

Cellobiose. Dieses Disaccharid entsteht durch unvollständige Hydrolyse des Cellulosepolysaccharids.

Cellobiose ist ein Disaccharid, bei dem die Reste zweier d-Glucopyranose-Moleküle über eine β (1-4) -glycosidische Bindung verbunden sind.

Der Unterschied zwischen Cellobiose und Maltose besteht darin, dass das anomere Kohlenstoffatom, das an der Bildung der glykosidischen Bindung beteiligt ist, die β-Konfiguration aufweist.

Maltose wird durch das Enzym α-Glucosidase gespalten, das nicht gegen Cellobiose wirksam ist. Cellobiose kann vom & bgr; -Glucosidaseenzym abgebaut werden, aber dieses Enzym fehlt im menschlichen Körper, daher können Cellobiose und das entsprechende Polysaccharid Cellulose im menschlichen Körper nicht verarbeitet werden. Wiederkäuer können Graszellulose (Ballaststoffe) essen, da die Bakterien in ihrem Magen-Darm-Trakt β-Glucosidase aufweisen.

Der Konfigurationsunterschied zwischen Maltose und Cellobiose hat einen Konformationsunterschied zur Folge: Die α-glycosidische Bindung in Maltose ist axial lokalisiert, und die β-glycosidische Bindung in Cellobiose ist äquatorial. Der Konformationszustand von Disacchariden ist die Hauptursache für die lineare Struktur von Cellulose, zu der Cellobiose gehört, und die spiralförmige Struktur von Amylose (Stärke), die aus Maltoseeinheiten aufgebaut ist.

Laktose ist in Milch enthalten (4-5%) und wird aus Molke nach der Trennung von Hüttenkäse gewonnen (daher der Name "Milchzucker").

Lactose ist ein Disaccharid, bei dem die Reste von d-Galactopyranose und d-Glucopyranose durch eine P (1-4) -Glycosidbindung verbunden sind.

Das anomere Kohlenstoffatom von d-Galactopyranose, das an der Bildung dieser Bindung beteiligt ist, hat die β-Konfiguration. Das aomere Atom des Glucopyranose-Fragments kann sowohl eine α- als auch eine β-Konfiguration aufweisen (α- bzw. β-Lactose).

11.2.2. Nichtreduzierende Disaccharide

Das wichtigste nichtreduzierende Disaccharid ist Saccharose. Seine Quelle sind Zuckerrohr, Zuckerrüben (bis zu 28% der Trockenmasse), Pflanzen- und Fruchtsäfte.

Saccharose ist ein Disaccharid, bei dem die Reste von a-d-Glucopyranose und β-d-Fructofuranose aufgrund von Hemiacetalhydroxylgruppen jedes Monosaccharids durch glycosidische Bindungen verbunden sind.

Da das Saccharosemolekül keine Hemiacetalhydroxylgruppen enthält, kann es keine Cyclooxotautomerie auslösen. Saccharoselösungen sind nicht mutarot.

11.2.3. Chemische Eigenschaften

Chemisch gesehen sind Oligosaccharide Glykoside, und reduzierende Oligosaccharide weisen ebenfalls Anzeichen von Monosacchariden auf, da sie eine potenzielle Aldehydgruppe (in offener Form) und Hemiacetalhydroxyl enthalten. Dies bestimmt ihr chemisches Verhalten. Sie gehen viele Reaktionen ein, die für Monosaccharide charakteristisch sind: Sie bilden Ester, können durch die Wirkung derselben Reagenzien oxidiert und reduziert werden.

Die charakteristischste Reaktion von Disacchariden ist die Säurehydrolyse, die zur Spaltung der glykosidischen Bindung unter Bildung von Monosacchariden (in allen tautomeren Formen) führt. Im Allgemeinen ähnelt diese Reaktion der Hydrolyse von Alkylglycosiden (siehe 11.1.5).

Polysaccharide machen den größten Teil der organischen Substanz in der Biosphäre der Erde aus. Sie erfüllen drei wichtige biologische Funktionen, die als strukturelle Bestandteile von Zellen und Geweben, Energiereserven und Schutzstoffen fungieren.

Polysaccharide (Glykane) sind hochmolekulare Kohlenhydrate. Sie sind chemisch bedingt Polyglykoside (Polyacetal).

Polysaccharide unterscheiden sich strukturell nicht von reduzierenden Oligosacchariden (siehe 11.2). Jede Monosaccharideinheit ist durch glykosidische Bindungen mit den vorhergehenden und nachfolgenden Einheiten verbunden. Gleichzeitig wird zur Verbindung mit der nachfolgenden Verknüpfung eine Hemiacetalhydroxylgruppe und mit der vorhergehenden eine Alkoholgruppe bereitgestellt. Der Unterschied liegt nur in der Menge der Monosaccharidreste: Polysaccharide können Hunderte und sogar Tausende von ihnen enthalten.

In Polysacchariden pflanzlichen Ursprungs sind (1-4) -glycosidische Bindungen am häufigsten und in Polysacchariden tierischen und bakteriellen Ursprungs gibt es andere Bindungsarten. An einem Ende der Polymerkette befindet sich der Rest des reduzierenden Monosaccharids. Da sein Anteil am gesamten Makromolekül sehr gering ist, zeigen Polysaccharide praktisch keine reduzierenden Eigenschaften.

Die glykosidische Natur von Polysacchariden bewirkt ihre Hydrolyse in sauren und Stabilität in alkalischen Medien. Vollständige Hydrolyse führt zur Bildung von Monosacchariden oder deren Derivaten, unvollständig - zu einer Reihe von intermediären Oligosacchariden einschließlich Disacchariden.

Polysaccharide haben ein hohes Molekulargewicht. Sie zeichnen sich durch eine höhere makromolekulare Strukturorganisation aus, die für hochmolekulare Substanzen typisch ist. Neben der Primärstruktur, dh mit einer bestimmten Sequenz von Monomerresten, spielt die durch die räumliche Anordnung der makromolekularen Kette definierte Sekundärstruktur eine wichtige Rolle.

Polysaccharidketten können verzweigt oder unverzweigt (linear) sein.

Polysaccharide sind in Gruppen unterteilt:

• Homopolysaccharide, bestehend aus Resten eines Monosaccharids;

• Heteropolysaccharide, die aus Resten verschiedener Monosaccharide bestehen.

Homopolysaccharide umfassen viele pflanzliche Polysaccharide (Stärke, Cellulose, Pektin), tierische (Glykogen, Chitin) und bakterielle (Dextrane).

Heteropolysaccharide, zu denen viele Tiere und bakterielle Polysaccharide gehören, sind weniger untersucht, spielen jedoch eine wichtige biologische Rolle. Heteropolysaccharide im Körper sind mit Proteinen assoziiert und bilden komplexe supramolekulare Komplexe.

Stärke Dieses Polysaccharid besteht aus zwei Arten von Polymeren, die aus d-Glucopyranose aufgebaut sind: Amylose (10-20%) und Amylopektin (80-90%). Stärke wird in Pflanzen während der Photosynthese gebildet und in Knollen, Wurzeln und Samen „gelagert“.

Stärke ist eine weiße amorphe Substanz. Es ist in kaltem Wasser unlöslich, quillt in heißem Wasser und löst sich teilweise allmählich auf. Wenn die Stärke aufgrund der darin enthaltenen Feuchtigkeit (10–20%) schnell erhitzt wird, kommt es zu einer hydrolytischen Spaltung der makromolekularen Kette in kleinere Fragmente und es entsteht eine Mischung von Polysacchariden, die Dextrine genannt werden. Dextrine sind wasserlöslicher als Stärke.

Dieser Vorgang des Aufspaltens von Stärke oder der Dextrinisierung wird während des Backens durchgeführt. In Dextrine umgewandelte Mehlstärke ist aufgrund ihrer höheren Löslichkeit leichter verdaulich.

Amylose ist ein Polysaccharid, in dem die d-Glucopyranosereste durch (1-4) -glycosidische Bindungen verbunden sind, d. H. Das Disaccharidfragment von Amylose ist Maltose.

Die Kette der Amylose ist unverzweigt, enthält bis zu tausend Glucosereste, das Molekulargewicht beträgt bis zu 160 Tausend.

Laut Röntgenanalyse wird das Amylosemakromolekül zu einer Helix gewickelt (Abb. 11.2). Für jede Umdrehung der Helix gibt es sechs Monosaccharidverbindungen. Die Moleküle entsprechender Größe, beispielsweise Jodmoleküle, können den inneren Kanal der Helix bilden und Komplexe bilden, die als Einschlussverbindungen bezeichnet werden. Der Amylosekomplex mit Jod ist blau. Es wird zu Analysezwecken für die Entdeckung von Stärke und Jod verwendet (Jodkrahmaltest).

Abb. 11.2. Spirale Amylosestruktur (Blick entlang der Helixachse)

Amylopektin hat im Gegensatz zu Amylose eine verzweigte Struktur (Abb. 11.3). Sein Molekulargewicht erreicht 1-6 ppm.

Abb. 11.3. Verzweigtes Makromolekül des Amylopektins (farbige Kreise - Verzweigungspunkte der Seitenketten)

Amylopektin ist ein verzweigtes Polysaccharid, in dessen Ketten die D-Glucopyranose-Reste durch (1 ^ 4) -glycosidische Bindungen und an den Verzweigungspunkten durch (1 ^ 6) -Bindungen verbunden sind. Zwischen den Verzweigungspunkten befinden sich 20-25 Glucosereste.

Die Hydrolyse von Stärke im Gastrointestinaltrakt erfolgt unter Einwirkung von Enzymen, die eine (1-4) - und eine (1-6) -glycosidische Bindung spalten. Die Endprodukte der Hydrolyse sind Glucose und Maltose.

Glykogen. In tierischen Organismen ist dieses Polysaccharid ein strukturelles und funktionelles Analogon von pflanzlicher Stärke. Aufgrund seiner Struktur ähnelt es Amylopektin, weist jedoch noch mehr Verzweigungsketten auf. In der Regel zwischen den Verzweigungspunkten befinden sich 10-12, manchmal sogar 6 Glukoseeinheiten. Bedingt kann gesagt werden, dass die Verzweigung des Glykogenmakromoleküls doppelt so groß ist wie die von Amylopektin. Eine starke Verzweigung trägt zur Glykogen-Energiefunktion bei, da nur mit vielen terminalen Resten die schnelle Eliminierung der erforderlichen Anzahl von Glucosemolekülen gewährleistet werden kann.

Das Molekulargewicht von Glykogen ist ungewöhnlich groß und erreicht 100 Millionen. Diese Größe von Makromolekülen trägt zur Funktion eines Ersatzkohlenhydrats bei. Somit passiert das Glykogenmakromolekül aufgrund seiner Größe nicht die Membran und verbleibt in der Zelle, bis der Energiebedarf entsteht.

Die Hydrolyse von Glykogen in einem sauren Medium verläuft sehr leicht mit einer quantitativen Ausbeute an Glucose. Es wird bei der Analyse von Geweben auf den Gehalt an Glykogen durch die Menge an gebildeter Glucose verwendet.

Ähnlich wie Glykogen in tierischen Organismen spielt Amylopektin, das eine weniger verzweigte Struktur aufweist, die gleiche Rolle wie ein Reservepolysaccharid in Pflanzen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Stoffwechselprozesse in Pflanzen viel langsamer ablaufen und keinen schnellen Energiefluss erfordern, wie es für einen tierischen Organismus manchmal erforderlich ist (Stresssituationen, physische oder psychische Belastungen).

Pulp. Dieses Polysaccharid, auch Faser genannt, ist das häufigste pflanzliche Polysaccharid. Cellulose hat eine hohe mechanische Festigkeit und übernimmt die Funktion des Trägermaterials von Pflanzen. Holz enthält 50-70% Zellulose; Baumwolle ist fast reine Zellulose. Zellulose ist ein wichtiger Rohstoff für eine Reihe von Industrien (Zellstoff und Papier, Textil usw.).

Cellulose ist ein lineares Polysaccharid, bei dem die Reste der d-Glucopyranose durch P (1-4) -Glucosidbindungen verbunden sind. Der Disaccharidcelluloseanteil ist Cellobiose.

Die makromolekulare Kette hat keine Verzweigungen, sie enthält 2,5–12.000 Glucosereste, was einem Molekulargewicht von 400.000 bis 1–2 Millionen entspricht.

Die β-Konfiguration des anomeren Kohlenstoffatoms führt dazu, dass das Makromolekül der Cellulose eine streng lineare Struktur aufweist. Dies wird durch die Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen innerhalb der Kette sowie zwischen benachbarten Ketten erleichtert.

Eine solche Verpackung von Ketten bietet eine hohe mechanische Festigkeit, Faser, Unlöslichkeit in Wasser und chemische Inertheit, was Cellulose zu einem ausgezeichneten Material für den Bau von Pflanzenzellwänden macht. Cellulose wird nicht durch die üblichen Enzyme des Magen-Darm-Traktes abgebaut, sondern ist für die normale Ernährung als Ballast notwendig.

Wesentliche Derivate der Cellulose sind von großer praktischer Bedeutung: Acetate (Kunstseide), Nitrate (Sprengstoffe, Kolloxylin) und andere (Rayon, Cellophan).

Bindegewebe-Polysaccharide. Unter den Polysacchariden des Bindegewebes wurden Chondroitinsulfate (Haut, Knorpel, Sehnen), Hyaluronsäure (Glaskörper, Nabelschnur, Knorpel, Gelenkflüssigkeit) und Heparin (Leber) am ausführlichsten untersucht. Strukturell haben diese Polysaccharide einige Gemeinsamkeiten: Ihre unverzweigten Ketten bestehen aus Disaccharidresten aus Uronsäure (d-Glucuronsäure, d-Galacturonsäure, l-Iduronsäure - Epimer der d-Glucuronsäure nach C-5) und Aminozucker (N-Acetylglucosamin, N-Acetylgalactosamin). Einige von ihnen enthalten Schwefelsäurereste.

Bindegewebspolysaccharide werden manchmal als saure Mucopolysaccharide (vom lateinischen Mucus - Mucus) bezeichnet, weil sie Carboxylgruppen und Sulfogruppen enthalten.

Chondroitinsulfate. Sie bestehen aus Disaccharidresten von N-acetyliertem Chondrosin, die durch β (1-4) -glycosidische Bindungen verbunden sind.

N-Acetylchondrosin wird aus Resten von D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-galactosamin konstruiert, die durch eine β (1-3) -Glycosidbindung verbunden sind.

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei diesen Polysacchariden um Ester der Schwefelsäure (Sulfate). Die Sulfatgruppe bildet eine Etherbindung mit der Hydroxylgruppe von N-Acetyl-D-galactosamin, die sich in Position 4 oder 6 befindet. Entsprechend werden Honroitin-4-sulfat und Chondroitin-6-sulfat unterschieden. Die Molekülmasse von Chondroitinsulfat beträgt 10-60.000.

Hyaluronsäure. Dieses Polysaccharid wird aus Disaccharidresten konstruiert, die durch β (1-4) -Glycosidbindungen verbunden sind.

Die Disaccharideinheit besteht aus Resten von D-Glucuronsäure und N-Acetyl-D-Glucosamin, die durch eine β (1-3) -Glycosidbindung verbunden sind.

Heparin. In Heparin enthalten die wiederkehrenden Disaccharideinheiten Reste von d-Glucosamin und einer der Uronsäuren, d-Glucuronsäure oder l-Iduronsäure. Quantitativ überwiegt l-Iduronsäure. Innerhalb des Disaccharidfragments tritt eine α (1-4) -glycosidische Bindung auf, und zwischen den Disaccharidfragmenten eine α (1-4) -Bindung, wenn das Fragment mit einer l-Idursäure endet, und eine β (1-4) -Verbindung, wenn d - Glucuronsäure.

Die Aminogruppe der meisten Glucosaminreste ist sulfatiert und einige von ihnen sind acetyliert. Darüber hinaus sind Sulfatgruppen in einer Reihe von l-Iduronsäureresten (in Position 2) sowie Glucosamin (in Position 6) enthalten. Die d-Glucuronsäurereste sind nicht sulfatiert. Durchschnittlich fallen 2,5-3 Sulfatgruppen auf ein Disaccharidfragment. Das Molekulargewicht von Heparin beträgt 16-20.000.

Heparin verhindert die Blutgerinnung, d. H. Es zeigt gerinnungshemmende Eigenschaften.

Viele Heteropolysaccharide, einschließlich der oben diskutierten, sind nicht in freier, sondern in gebundener Form mit Polypeptidketten enthalten. Solche hochmolekularen Verbindungen werden als gemischte Biopolymere bezeichnet, für die derzeit der Begriff Glykokonjugate verwendet wird.

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