AngliavandeniaiAngliavandeniai – gamtinės medžiagos, daugumos kurių formulė Cm(H2O)n;
m ( 3. Kai kurie angliavandeniai tarp jų ir įprastas cukrus (sacharozė) yra
saldūs, todėl dar jie vadinami tiesiog cukrumis. Angliavandeniai skirstomi
į į monosacharidus disacharidus ir polisacharidus. Polisacharidų grupė
paprastai sudaryta iš 2-10 monosacharidų molekulių, vadinama
oligosacharidais (gr. oligo – nedaug). Monosacharidais vadinami
paprasčiausi angliavandeniai, jie hidrolizės reakcijos metu nesuskyla į
paprastesnius angliavandenius. Polisacharidai hidrolizės metu skyla į
mažiau sudėtingus arba paprasčiausius angliavandenius.
Monosacharidai klasifikuojami, remiantis dviem požymiais:
1. Anglies atomų skaičiumi anglies atomų grandinėje
2. Oksogrupės padėtimi anglies atomų grandinėje
Paprasčiausių monosacharidų struktūra:Glicerino aldehidas
DioksiacetonasPirmuoju prasideda polioksialdehidų eilė, o antruoju – polioksiketonų eilė.
Yra du veidrodiniai glicerino aldehido izomerai (jie žymimi raidėmis D ir L
), nes jo molekulėjė yra vienas asimetrinis atomas (formulėje jis pažymėtas
žvaigždute).
Sudėtingesnių monosacharidų molekulėse yra ne vienas, o keletas asimetrinių
atomų ir prie kiekvieno jų galimos dvi skirtingos pakaitų konfiguracijos.
Jeigu molekulėje yra n tokių atomų, tai bendras erdvinių izomerų skaičius
yra 2n . Pavyzdžiui, žinoma 16 izomerinių polioksialdehidų (8 poros optinių
antipodų), kurių struktūrinė formulė tokia:Vienas iš tų šešiolikos izomerų – D gliukozė – gamtoje labai paplitęs
monosacharidas.
Monosacharidų priklausymas D arba L stereocheminei eilei nustatomas,
lyginant toliausiai nuo karbonilo grupės nutolosio asimetrinio anglies
atomo konfigūraciją su glicerolio aldehido asimetrinio anglies atomo
konfigūracija:
Priklausymas D arba L stereocheminei eilei nulemia angliavandenių
biologinę svarbą, nes dauguma gamtinių monosacharidų priklauso D eilei. Į
gyvųjų organizmų, tarp jų ir žmogaus, sudėtį įeinantys monosacharidai
beveik išimtinai yra D-stereocheminės eilės (D-gliukozė, D-galaktozė, D-
ribozė, D-fruktozė ir kt.). Gyvieji organizmai sugeba įsisavinti tik D-
eilės monosacharidus, o L-eolės neįsisavina. Pvz. mielių ląstelės sugeba iš
D-gliukozės gaminti alkoholį, o iš L-gliukozės alkoholis negaminamas,
tačiau yra atvejų kai L-izomeras yra labiau paplitęs negu D. Pvz. L-
arabinozė augaluose labiau paplitusi negu D-arabinozė, kurios turi tik tam
tikros bakterijų rūšys.
Monosacharidai – kietos ir lengvai tirpstančios vandenyje medžiagos. Jų
fizikines savybes lemia didekis polinių hidroksigrupių kiekis molekulėse.
Monosacharidai sunkiai kristalizuojasi, koncentruojant jų vandeninius
tirpalus, susidaro sirupai.|Kai kurių cukrų ir |
|sacharino saldumas |
|Cukrus |Santykin|
| |is |
| |saldumas|
|Sacharozė |100 |
|Gliukozė |50 (70) |
|Fruktozė |170 |
|Laktozė |20 |
|Maltozė |30 |
|Laktozė |16 |
|Natrio |30 |
|ciklamatas | |
|Aspartamas |180 |
|Sacharinas |40 000 |Monosacharidai ciklinėse struktūrose vaizduojami perspektyvinėmis
formulėmis. Šešianariai ciklai vadinami piranoziniais, o penkianariai –
furanoziniais, atsižvelgiant į jų panašumą į heterociklinius junginius –
piraną ir furaną. Ciklų susidarymo metu karbonilo C atomas tampa
asimetriniu, todėl susidaro du izomerai, kurie skiriasi H ir OH padėtimis
prie C-1 atomo. Šie izomerai žymimi α ir β.
Pagal C atomų skaičių monosacharidai skirstomi į triozes (3 C), tetrozes (4
C), pentozes (5 C), heksozes (6 C) ir t.t.
Nesisteminiai monosacharidų pavadinimai baigiasi galūne – ozė.
Monosacharidų molekulėse yra okso- ir hidroksigrupių, todėl jie yra
polihidroksialdehidai (aldozės) arba polihidroksiketonai (ketozės).
Monosacharidai turi vieną arba kelis chiralinius centrus ir yra optiškai
veiklios medžiagos.Monosacharidų erdviniai izomerai, nesantys vienas kito veidrodinis
atspindys bei besiskiriantys fizikinėmis savybėmis, vadinami
diastereomerais. Kiekvienas monosacharidų diastereomeras turi trivialųjį
pavadinimą. Iš aldopentozių reikšmingiausi diastereomerai yra ribozė ir
ksilozė, o iš heksozių organizme dažniausiai aptinkami šie diastereomerai:
gliukozė, manozė (aldoheksozės) ir fruktozė (ketoheksozė).
Monosacharidų erdviniai izomerai, esantys vienas kito veidrodinis
atspindys, vadinami enantiomerais (optiniais izomerais). Enantiomerams
būdingos identiškos fizikinės ir cheminės savybės, išskyrus vieną. Jie suka
poliarizuotą šviesos plokštumą vienodos reikšmės, tačiau priešingo ženklo
kampu.
Kiekvienas monosacharido diastereomeras (ciklinis ar neciklinis) turi du
enantiomerus: dešiniojo sukimo (+) ir kairiojo sukimo (-). Enantiomerai
tradiciškai skirstomi į dvi D- ir L-genetines eiles. D-eilei priskiriami
tie enantiomerai, kurių paskutiniojo chiralinio centro (labiausiai
nutolusio nuo oksogrupės) konfigūracija yra tokia pati,
kaip ir
konfigūracinio standarto D-glicerolio aldehido. L-eilės enantiomerų
paskutinio asimetrinio C konfigūracija sutampa su L-glicerolio
konfigūracija. Monosacharidų cheminės savybės rodo, kad monosacharidų
molekulės egzistuoja ne tik atvirų, bet ir ciklinių struktūrų pavidalu.
Gamtinių disacharidų molekulės sudarytos iš dviejų vienodų arba
skirtingų monosacharidų likučių, sujungtų O-glikozidiniais ryšiais.
Svarbesni gamtiniai disacharidai yra: sacharozė (cukrinių runkelių,
cukranendrių cukrus), maltozė (salyklo cukrus), laktozė (pieno cukrus),
celobiozė (celiuliozės dalinės hidrolizės junginys).
Disacharidai skirstomi į du tipus pagal glikozidinio ryšio susidarymo
pobūdį.
• Redukuojantys disacharidai:
Redukuojantys disacharidai sudaryti sureagavus vieno monosacharido
hemiacetaliniam (glikozidiniam) hidroksilui su kito monosacharido
alkoholiniu hidroksilu (dažniausiai 4 arba 6 padėties). Šio tipo
disacharido molekulę sudarančioje vietoje monosacharido liekanoje yra
laisva glikozidinė hidroksigrupė, galinti sudaryti tautomerinę pusiausvyrą
su oksogrupe.Todėl jie pasižymi aldozių savybėmis: redukuoja varį ir
sidabrą iš jų kompleksinių junginių (iš čia ir kilo pavadinimas