Тестирование собственной теории на себе же. По затраченному времени можно видеть, что тема очень лёгкая, если бы не формулы




Тема 4. Строение углеводов.

Введение.

Довольно задротская тема, для которой нужно выучить много злоебучих формул. Впрочем, перед биохимией, ждущей вас на втором курсе, это лёгкая разминка. Мы не шутим. По сути, всё, что вам понадобится из этой темы на втором курсе – представление о формулах углеводов и переходе линейная форма – цикл. Это серьёзно.

Углеводы – биоорганические вещества, содержащие карбонильную (альдегид, кетон) и несколько гидроксильных групп. В силу того, что групп много, много ассиметричных атомов, а из-за этого – много крестообразных херовин — проекций Фишера.

Углеводы делятся

- по длине цепи на пентозы (5С) и гексозы (6С, ничего себе, кто бы мог подумать).

- по группе на альдозы (альдегид) и кетозы (кетон, еще раз ничего себе).

- по ассиметричности на D и L, об этом судят по нижнему ОН. D и L являются полными зеркальными отражениями друг друга. Природные углеводы — только D.

Пентозы. Содержат по 5С, у всех нижний ОН – правый, поэтому все D. Рибоза и ксилоза точно встречаются, арабиноза – х.з., даю на всякий случай. Все – альдозы.

Бывают пентозы-кетозы, гуглите рибулозу и ксилулозу.

D-рибулоза D-ксилулоза

Гексозы. Содержат по 6С, у всех нижний ОН – тоже правый, поэтому все D. Точно нужны глюкоза, манноза, галактоза – альдозы, потому что альдегид, фруктоза – кетоза, потому что кетон. Остальные (аллоза, альтроза и прочее) – х.з.

Глюкоза, манноза, галактоза, фруктоза

Производные углеводов. Бывают двух видов.

1) Дезоксиуглевод. Это значит, у него нет верхнего ОН (ОН при втором атоме С). Теоретически, это могло бы быть что угодно. Практически же встречается только дезоксирибоза.

2) Аминоуглевод. Это значит, что второй ОН заменен на NH2 в том же положении. Это может называться или 2-амино, 2-дезокси %название углевода%, или %название углевода% амин. Например, 2-амино, 2-дезоксиглюкоза или глюкозамин:

Аналгично могут быть построены маннозамин, галактозамин, рибозамин.

Все вышеприведенное – это моносахариды. Они имеют неприятную способность самопроизвольно скручиваться в цикл, это называется цикло-оксо-таутомерия — обратимый переход между линейной и циклической формой.

Важно осилить, как это делается. Это может делаться двумя путями, грубо и не совсем правильно, зато довольно просто. Или с претензией на эстетизм, это расскажут на парах. В грубом варианте это выглядит так.

1. Берем углевод. Нумеруем атомы в нем сверху вниз. Если это пентоза, то более характерен пятиугольный цикл — фураноза, если гексоза – то шестиугольный — пираноза (впрочем, и для 5С, и для 6С возможны и 5-угольные, и 6-угольные циклы, но таким задротством мы заниматься не будем; самым упоротым адептам химии, которым это будет нужно, например студентам Тарасенко или Бутбы, можем только посочувствовать и посоветовать заглянуть в конец методички, там мы всё зациклили). Циклы выглядят стандартизованно, и имеют стандартную нумерацию:

 

Типичные фураноза и пираноза, смотрят на тебя недовольно, осуждающе и при этом немного печально.

2. Расставляем ОН по этим штукам. Первый ОН может быть и верхним (β), и нижним (α). Всегда нужно оба. Остальные ОН - если в линейной форме углевода ОН был справа, то в циклической он будет снизу. Если слева – то сверху.

Есть мнемоническое правило А. Неклёсова, как это запомнить. Правый-вниз, левый-вверх это вот так:

А если слегка дополнить этот символ, то получим некий известный в узких кругах знак:

предположительно, отражающий суть химии.

3. Можно заметить, что в цикле С на один меньше, чем в исходном углеводе. На последнем углу цикла висит СН2ОН, всегда сверху.

 

АХТУНГ!!! Осторожно!!! Для самых любопытных и упорных. Чтобы из пентозы получить шестугольник, делаем все то же самое, но последний, пятый угол оставляем пустым, не вешаем ни ОН, ни СН2ОН. Чтобы из гексозы получить пятиугольник, делаем все то же самое, на последний угол вешаем вот такую штуку

 

Причем для всех-всех углеводов она направлена вверх, а вот для галактозы – вниз. За примерами – см. Приложение 1.

 

Пример цикло-оксо-таутомерии.

1) Берем глюкозу. Фиганули нумерацию атомов:

Ага, значит нужно 6 угольники

2) Ёбнем два цикла, потому что придётся рисовать и α, и β. Нужны шестиугольники-пиранозы, на циклах сразу нумерацию ставим

3) Пора расставлять ОН, первый и такой α, и такой β

 

 

4) Прочие ОН расставляем по правилу Неклёсова, правые книзу, левые кверху:

СТОПЭ! На последний, пятый угол приписали СН2ОН, и обязательно сверху. Такая история.

5) Название пишем, одна форма α-D-глюкопираноза, β-D-глюкопираноза.

Аналогично циклится любой другой углевод. Есть некие проблемы с фруктозой, за подробностями см. приложение 1.

Проверьте, кстати, что Вы хорошо отличаете лево и право.

 

Типичные вопросы:

1. Формула углевода / его производного.

Пример:

шта?

 

Как с этим бороться:

Выучить формулы. А вы на какой совет рассчитывали? На скрине дезоксирибоза, характерный для «дезокси» фрагмент — два Н на одном из крестов.

2. Формула производного углевода.

Пример:

што?

 

Как с этим бороться:

Выучить формулы + кусочек про производные, там чуть-чуть. А вы на какой совет рассчитывали?

3. Формулы циклов.

Пример:

Ну бляяя… Это А.

Как с этим бороться:

Примерно так же, как и в первом вопросе. Только плюс к выучиванию формул надо еще уметь циклить.

· тупой вариант – перециклить все углеводы, которые в вариантах, найти совпадение.

· Норм вариант – посмотреть по первому ОН, α или β, посмотреть по количеству углов, фураноза или пираноза, пересчитать С, чтобы понять гексоза или пентоза. Обращайте внимание на ОН, если одного не хватает, то это дезокси, а если ОН замещен на NH2, то 2-амино, 2-дезокси. Так можно отсеять неправильные варианты. Если не все отсеялись, делать как в п. 1.

· Читерский вариант – в приложении 1. мы все уже зациклили.

В примере, по крайней мере нам, бросается в глаза 2-ой пустой угол, это явно дезокси-

Пример-2. Пересчитали углы – пираноза, пересчитали С – гексоза. Из гексоз тут фруктоза, а ксило- и рибо- это пентозы. По первому ОН – β, получается ответ D.

 

4. Число ассиметрических атомов у углевода.

Пример:

Тут надо вписать цифирку.

.

Как с этим бороться:

Это тоже (сюрприз!) рассчитано на то, что вы помните формулы. Количество асимметрических атомов равно количеству крестов в формуле. Для ксилозы это 3. Зацикливание дает +1 асимметрический атом, то есть у ксилофуранозы было бы 4.

«Дезокси» даёт -1 асимметрический атом.

 

5. Вопрос про вид цикла.

Пример:

Вот так…

Как с этим бороться:

Да ничего особенного. Если вы еще не успели забыть первую тему, при циклизации спирт-альдегид всегда получается циклический полуацеталь. Т.к. все углеводы в цикле – гидроксиальдегиды (кетоны), то ВСЕГДА будет получаться циклический полуацеталь. Кетозы – фруктоза, рибулоза и ксилулоза. Альдоль - хуй знает, зачем это тут, это никогда не может быть верным. Триол – это глицерин и другие, у кого есть только три ОН.

 

6. Кто кому кем приходится?

Пример:

Он мене не брат и не родственник...

Как с этим бороться:

Возможны следующие виды изомерии.

· Структурные изомеры (межклассовые изомеры) – альдозы и кетозы, например, рибоза и рубулоза или глюкоза и фруктоза. Обязательно найдите формулы, нарисуйте рядом и сравните.

· (Цикло-оксо)таутомеры – линейная и циклическая форма одного и того же углевода относительно друг друга, например, глюкоза и глюкопираноза.

· Энантиомеры – L и D- углеводы относительно друг друга, например L-рибоза и D-рибоза.

· Аномеры – α и β – версии относительно друг друга. Внимание! Аномеров по С3 не бывает, это подъебка или опечатка.

· Эпимеры – углеводы, отличающиеся конфигурацией одного креста. Например, рибоза и ксилоза – эпимеры по С3, рибоза - DDD, ксилоза – DLD. Если не понятно, нарисуйте эти две формулы обязательно рядом и сравните. Еще эпимеры это пары глюкоза – манноза и глюкоза – глактоза.

· Конформеры – трудное наследие прошлой темы. У углеводов бывают, но вы не должны это знать.

Вроде все

 

7. О классификации углеводов.

Пример:

чего? Манноза?

 

Как с этим бороться:

Классификация по признакам альдозы-кетозы и пентозы-гексозы описана во введении, обратитесь туда. Если попадается какой-то странный углевод, ну мало ли, чего не бывает, пересчитайте С и определите, там СОН или С=О.

 

8. Хрень.

Пример:

Что-то рили хрень какая-то. В.

Как с этим бороться:

Эта хрень выполняет функцию вопросов верно-неверно в данном тесте. Для ответов вам нужна методичка, там даны определения всяких терминов, и пиранозы в том числе. С пиранозой можно справится и без той методички, и отсюда вам известно, что она – шестиугольник.

9. Вопрос НЕ (!) про формулу.

Пример:

.

Внимание на заголовок!

Как с этим бороться:

Суть такова. Нарисован углевод, но спрашивают НЕ про сам этот углевод, а что-то типа: «Эпимером данного углевода по С4 (аномером, энантиомером и т.п.) является?». Тут надо проявить максимальную бдительность. Сначала надо понять, что это нарисовано, это как в 3 вопросе нашего разбора. Например, если изображена глюкоза и просят эпимер по С3, то НЕ НАДО на радостях от того, что вы узнали глюкозу, отвечать «ГЛЮКОЗА», а надо спокойно поменять 4 ОН на другую сторону и посмотреть, что получится (спойлер – галактоза). По поводу остальных …-меров см. предыдущий вопрос. Сохраняйте концентрацию внимания, читайте вопросы.

 

10. Дисахариды.

Пример:

Пример еще:

Бывает и так… Это такое себе, конечно. Сахароза. Обратите внимание на хуй знает, как написанные слова «Фруктоза» и «глюкоза» в названии, это поясняет нам.

 

 

Как с этим бороться:

Дисахариды бывают 4 видов. Формулы (сюрприз) надо учить:

1) Мальтоза. Состоит из 2х глюкозных остатков, связанных α (1-4) гликозиной связью. Восстанавливающая. Цикло-оксо-таутомерию может. Мутаротацию может. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил есть. Бывает β и α, судят по самому правому ОН (он и есть полуацентальный), если он вверх – β, наоборот – α.

бета-мальтоза.

2) Целлобиоза. Состоит из 2х глюкозных остатков, связанных β (1-4) гликозиной связью (обратите внимание на связь между циклами, отличается она). Восстанавливающая. Цикло-оксо-таутомерию может. Мутаротацию может. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил есть. Бывает β и α, судят по самому правому ОН (он и есть полуацентальный), если он вверх – β, наоборот – α.

 

Альфа-целлобиоза.

Если бы самый правый ОН был бы сверху, была бы бета.

3) Лактоза. Состоит из галактозного и глюкозного остатков, (обратите внимание на самый левый по формуле ОН, в целлобиозе он снизу, в галактозе – сверху, только этим они и отличаются), связанных β (1-4) гликозиной связью. Восстанавливающая. Цикло-оксо-таутомерию может. Мутаротацию может. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил есть. Формулу см. в книжке. Бывает β и α, судят по самому правому ОН (он и есть полуацентальный), если он вверх – β, наоборот – α.

бета-лактоза для лентяев.

Эти трое похожи по формулам и по свойствам, все восстанавливающие, все с полуацетальным ОН, все цикло-оксо-таутомерию могут. От них отличатся последний дисахарид.

 

4) Сахароза. Состоит из глюкозы + фруктозы. (1-2) гликозиная связь (да, без буквы). НЕ восстанавливающая. Цикло-оксо-таутомерию НЕ может. Гликозидный (полуацетальный) гидроксил НЕТ. Формулу см. в книжке.

 

сахароза для лентяев.

 

При гидролизе дисахаридов они делятся на два моносахарида, из которых они и состояли.

 

 

11. Полисахариды.

Пример:

Гликоген…

Как с этим бороться:

Полисахариды бывают такие.

1) Амилоза. Формулу см. учебник, в книге нет, а может понадобиться. Остатки глюкоз. α (1-4) гликозиная связь. Линейная.

2) Амилопектин и гликоген. Формулу см. учебник. Остатки глюкоз, α (1-4) и α (1-6) гликозиные связьи. Разветвленная.

3) Целлюлоза. Остатки глюкоз. β (1-4) гликозиная связь. Линейная.

При гидролизе полисахаридов они делятся на глюкозы, потому что состояли из них.

 

Тестирование собственной теории на себе же. По затраченному времени можно видеть, что тема очень лёгкая, если бы не формулы

Спасибо за внимание.

Приложение 1.

Цкло-оксо-таутомерия важнейших углеводов. Я не циклил амино и дезокси производные в надежде, что вы догадаетесь просто поменять ОН на Н. Не циклена экзотика типа рибулозы и ксилулозы или аллозы и альтрозы, вроде не нужно.

ГЛЮКОЗА


Альфа-глюкопираноза, бета-глюкопираноза, альфа-глюкофураноза и бета-глюкофураноза

МАННОЗА

Альфа-маннопираноза, бета-маннопираноза, альфа-маннофураноза и бета-маннофураноза

ГАЛАКТОЗА

Альфа-галактопираноза, бета-галактопираноза, альфа-галактофураноза и бета-галактофураноза

 

РИБОЗА

Бета-рибофураноза, альфа-рибофураноза, альфа-рибопираноза, бета-рибопираноза

 

 

КСИЛОЗА

*- осторожно, тут одна ошибка, угадайте где

Бета-ксилофураноза, альфа-ксилофураноза, альфа-ксилопираноза, бета-ксилопираноза

ФРУКТОЗА

альфа-фруктопираноза, бета-фруктопираноза, альфа-фруктофураноза, бета-фруктофураноза

более вероятными считаются фуранозные циклы



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2019-05-16 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: