Структурные полисахариды

Различают две группы структурных полисахаридов:

1. нерастворимые в воде – волокнистые структуры, армирующий материал клеточных стенок (целлюлоза, хитин грибов).

2. гелеобразные – полисахариды. Обеспечивающие эластичность клеточных стенок и адгезию клеток (мукополисахариды, пектины).

Целлюлоза

Структурный полисахарид растений построен из остатков β-D-глюкопиранозы, характер соединения 1β-4.Содержание целлюлозы, например, в хлопчатнике – 90-99%, в лиственных породах – 40-50%.

Полисахаридные цепи целлюлозы вытянуты и уложены пучками, удерживаются с помощью водородных связей. Пучки сплетены в веревки, которые группируются в волокна. Волокна составляют основу древесины.

Характеристика химических свойств

1.Гидролиз (осахаривание): H₃O⁺, t°, целлюлазы

2.Образование сложных эфиров

а)

тринитрат целлюлозы (нитроцеллюлоза)

Нитроцеллюлоза взрывоопасна, составляет основу бездымного пороха. Пироксин – смесь ди- и тринитратов целлюлозы, используют для изготовления целлулоида, коллодия, фотопленок, лаков.

б)

смесь ацетатов и диацетатовчастичным ращеплени- ем цепей

триацетат целлюлозы

Полученную после частичного гидролиза субстанцию используют для приготовления волокон ацетатного шелка (пропускание через фильеры раствора в ацетоне) или фотопленки.

Мукополисахариды

Полисахариды, составляющие основу тканей (хрящей, сухожилий костей, кожи), состоят из повторяющихся звеньев производных биоз. В состав этих биоз входят следующие производные моноз: N-ацетил-D-глюкозамин, его сульфат и N-ацетилгалактозамин, D-глюкуроновая и D -идуроновая кислоты, D-галактоза. Представителями мукополисахаридов являются гиалуроновая кислота, хондроитин.

Гепарин является протеогликаном соединительной ткани, обладает антикоагулянтным действием. Состоит из мукополисахаридных цепей, просоедененных к белку.

фрагмент молекулы

гепарина

Препараты гепарина в виде натриевых солей получают из легких и печени рогатого скота. Применяют в хирургии для предотвращения свертываемости крови при длительных операциях, а также для лечения инфаркта миокарда и атеросклероза.

Контрольные вопросы к главе «УГЛЕВОДЫ»

1. Дайте определение следующим терминам: а) углеводы; б) монозы (моносахариды); в) биозы (дисахариды); г) полиозы (полисахариды); д) альдозы; е) кетозы; ж) альдогексозы; з) кетопентозы. Проиллюстрируйте эти термины примерами конкретных соединений.

2. Приведите структурные формулы изомерных триоз. Назовите их. Укажите соединения с хиральным атомом углерода. Приведите для него проекционные формулы энантиомеров. Отнесите последние к D- и L-рядам, назовите их по R,S-системе. Дайте систематическое и тривиальное название.

3. Приведите структурные формулы изомерных тетроз. Назовите их. Сколько пространственных изомеров соответствует каждому структурному изомеру? Приведите их проекционные формулы и назовите. Укажите, какие из них принадлежат к D-ряду.

4. Напишите структурные формулы альдогексозы и 2-кетогексозы. Сколько стереоизомеров возможно в каждом случае? Приведите фишеровские проекции природных моноз: D-глюкозы, D-галактозы, D-маннозы, D-фруктозы, D-рибозы, D-арабинозы, D-2-дезоксирибозы.

5. Приведите фуранозные и пиранозные циклические формулы D-глюкозы. Какая форма более устойчива и почему? Какой атом углерода называют аномерным и почему? Что такое - и -аномеры?

6. Приведите фишеровские формулы - и -аномеров D-маннозы и D-галактозы. Какие соединения называют эпимерами?

7. Приведите схемы циклоцепного таутомерного превращения D-глюкозы, D-галактозы, D-маннозы, D-фруктозы, D-рибозы, D-арабинозы, D-2-дезоксирибозы в водных растворах. Назовите все формы этих сахаров. Какое явление называют мутаротацией?

8. Приведите химические реакции, которые доказывают наличие в молекуле глюкозы: а) нормальной цепи углеродных атомов; б) альдегидной группы; в) пяти гидроксильных групп; г) глюкозидного (полуацетального) гидроксила.

9. Напишите реакции глюкозы со следующими соединениями: а) Br₂ (H₂O); б) HNO₃; в) NaBH₄; г) Ag(NH₃)₂OH; д) С₆H₅NHNH₂; е) (СH₃СО)₂O; ж) СH₃ОН (НСl). В какой форме реагирует глюкоза в каждой реакции?

10. Обьясните, почему при восстановлении D-глюкозы боргидридом натрия образуется один шестиатомный спирт D-глюцит (сорбит), а при восстановлении D-фруктозы два спирта - D-глюцит и D-маннит.

11. Напишите реакции D-глюкозы, D-маннозы и D-фруктозы с фенилгидразином, взятым в избытке. Почему во всех случаях образуется один и тот же озазон?

12. Назовите продукт реакции D-маннозы с каждым из перечисленных ниже соединений:

а) бромная вода и карбонат стронция

б) фенилгидразин, взятый в избытке

в) азотная кислота

г) пропионовый ангидрид

д) боргидрид натрия

е) гидроксиламин

ж) иодистый метил в присуствии оксида серебра

з) этанол и хлористый водород

и) реагенты деградации по Руффу

к) реагенты синтеза Килиани-Фишера.

13. Объясните все обозначения в приведенных ниже названиях и напишите формулу соединений, приведите (если есть) тривиальные названия:

а) О-α,D-глюкопиранозил-(1,2)-β,D-фруктофуранозид

б) О-β,D- глюкопиранозил-(1,4)- α,D-глюкопираноза

в) О-β,D- глюкопиранозил-(1,4)- β,D-глюкопираноза

г) 2-ацетамидо-2-дезокси- D-глюкопираноза

д) α -этил-2,3,4,6-тетра-О-метил-D- галактопиранозид

е) О-β,D- галактопиранозил-(1,4)- β,D-глюкопираноза

ж) β- этил-D- маннопиранозид

е) пента-О-ацетил- α,D-галактопираноза

14. Какие соединения называют биозами (дисахаридами)? Что такое гликозидная связь? Какое строение имеют мальтоза и сахароза? С помощью какой реакции можно определить тип биозы (восстанавливающая и не восстанавливающая)? Приведите схему гидролиза мальтозы и сахарозы. Почему продукт гидролиза сахарозы называется инвертным сахаром?

15. Ниже приведены формулы Хеуорса четырех дисахаридов. Какие из них будут реагировать с реактивом Толленса [Ag(NH₃)₂OH]? Могут ли они существовать в - и -формах? Назовите монозы, образующиеся при гидролизе этих дисахаридов:

16. Какие различия существуют между соединениями в приведенных ниже парах? Приведите примеры конкретных соединений и необходимые пояснения.

а) α-лактоза и β-лактоза

б) гликозид и глюкозид

в) целлобиоза и мальтоза

г) гликоновая и гликаровая кислоты

д) восстанавливающая и невосстанавливающая биозы

е) манноза и мальтоза

ж) аномер и эпимер

з) пиранозид и фуранозид

и) N-гликозид и О-гликозид

371. Какой полисахарид называют крахмалом? Какими свойствами он обладает? Какой дисахарид и моносахарид является продуктами его гидролиза? Какое строение имеют полимерные цепи крахмала?

372. Охарактеризуйте свойства клетчатки (целлюлозы). Приведите строение участка молекулы целлюлозы. В чем состоит наиболее существенное отличие этого полисахарида от крахмала?

205